研究目的
研究Gd3+掺杂对溶胶-凝胶法制备的BaTiO3薄膜微观结构和表面形貌的影响。
研究成果
在BaTiO3薄膜中掺杂Gd会导致Ba位点被取代，从而引起晶格畸变、晶粒尺寸减小、微应变和位错密度增加，同时表面粗糙度降低。由于离子尺寸效应，微观结构和形貌高度依赖于Gd浓度，这对光电子应用具有重要影响。
研究不足
该研究仅限于特定的钆掺杂浓度和退火条件；硅扩散导致的次生硅酸盐相形成可能影响薄膜性能，且单一缓冲层厚度的使用存在优化空间。原子力显微镜分析仅针对表面形貌，未包含电学或光学特性测量。
1：实验设计与方法选择：
本研究采用溶胶-凝胶合成法和旋涂技术在SiO2/Si衬底上制备Gd掺杂BaTiO3薄膜，随后在900°C下退火。使用XRD和AFM进行结构和形貌表征。
2：样品选择与数据来源：
制备了不同Gd掺杂比例（x = 0、0.05、0.1、0.15、0.2）的薄膜。硅衬底经清洗后涂覆15 nm SiO2缓冲层。
3：2）的薄膜。硅衬底经清洗后涂覆15 nm SiO2缓冲层。 实验设备与材料清单：
3. 实验设备与材料清单：醋酸钡、醋酸钆、钛酸四异丙酯、冰醋酸、2-甲氧基乙醇、尼龙注射器过滤器、旋涂仪、X射线衍射仪（XRD，D2 Phaser，布鲁克）、原子力显微镜（AFM，SPA400，SII纳米科技有限公司）。
4：实验步骤与操作流程：
通过溶解前驱体、回流、过滤，以4000 rpm旋涂20秒至衬底，随后200°C后加热及900°C退火。XRD扫描范围20°至60°（Cu-Kα辐射），AFM接触模式扫描5 μm×5 μm和1 μm×1 μm区域。
5：数据分析方法：
利用四方相几何计算晶格参数，谢乐公式计算晶粒尺寸，XRD数据推导位错密度与微应变，表面粗糙度参数通过Gwyddion软件提取。
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X-ray diffractometer
D2 Phaser
Bruker
Used for phase analysis of thin films, determining crystallite size, lattice parameters, and structural properties.
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Atomic force microscopy
SPA400
SII Nanotechnology, Inc
Used for surface morphology analysis, measuring grain size and roughness parameters in contact mode.
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Spin coater
Used for depositing thin films on substrates by spinning at high speed.
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Nylon syringe filter
Used for filtering the sol-gel solution to obtain a homogeneous mixture.
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