研究目的
利用隧道原子力显微镜研究光学照明对嵌入金纳米颗粒的ZrO2(Y)薄膜中电阻开关效应的影响，重点关注等离子体共振的作用。
研究成果
在等离子体共振波长下的光学照射能增强含金纳米颗粒的ZrO2(Y)薄膜的阻变特性，这主要源于光子辅助的金纳米颗粒向ZrO2(Y)导带的电子场发射效应。该过程引发局部加热并促进导电细丝生长，有望应用于光控忆阻器件。
研究不足
该研究仅限于特定样本条件（如薄膜厚度、纳米颗粒尺寸），可能无法推广至其他材料或构型。光学照明效应仅在等离子体共振条件下显著，且实验装置需超高真空环境，这可能会限制实际应用。
1：实验设计与方法选择：
本研究采用隧道原子力显微镜（AFM）探究含金纳米粒子的ZrO2(Y)薄膜的阻变特性。方法包括在等离子体共振波长光照射下进行循环电流-电压特性（CVC）测量。
2：样本选择与数据来源：
样本为超薄ZrO2(Y)薄膜（约4纳米厚），其上嵌入单层金纳米粒子阵列（尺寸2-3纳米），生长于带有导电氧化铟锡（ITO）底层的玻璃基板上。同时使用不含纳米粒子的对照样本。
3：实验设备与材料清单：
设备包括用于样品制备的Torr International MSS-3GS真空薄膜沉积系统、用于光学吸收光谱的Varian Cary 6000i分光光度计、配备NT MDT NSG-11 DCP AFM探针的Omicron UHV AFM/STM LF1系统用于原子力显微镜测量，以及用于光学激发的半导体激光器。材料包含ZrO2-Y2O3靶材、金、带ITO的玻璃基板及中性滤光片。
4：实验流程与操作步骤：
通过分层磁控溅射和退火制备样品。原子力显微镜以接触模式扫描，通过-6V至+6V电压扫描测量CVC。使用660纳米波长激光透过基板施加光照射，强度通过滤光片调节。
5：数据分析方法：
数据分析包括比较有无光照的CVC、利用热导方程估算温升，以及采用Fowler-Nordheim机制分析场发射。
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vacuum thin-film deposition system
MSS-3GS
Torr International
Used for layerwise magnetron sputtering to grow ZrO2(Y) films and Au layers on substrates.
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spectrophotometer
Cary 6000i
Varian
Used for optical absorption spectroscopy to examine the optical properties of nanocomposite films.
Cary 60 UV-Vis Spectrophotometer
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AFM setup
UHV AFM/STM LF1
Omicron
Part of the Omicron MultiProbe RM system, used for tunneling atomic force microscopy to study resistive switching in ultrahigh vacuum.
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AFM probe
NSG-11 DCP
NT MDT
Used for scanning in contact mode and measuring current-voltage characteristics, with a diamond-like conductive coating.
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semiconductor laser
Used for optical excitation through the transparent substrate at the plasmon-resonance wavelength.
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neutral light filters
Used to regulate the intensity of the laser photoexcitation.
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