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应变诱导的Ga2O3薄膜亚稳相稳定化
摘要： 众所周知，体材料中的亚稳态和瞬态结构可通过外延应变（异质外延）及通常远离平衡态的适宜生长条件在薄膜中实现稳定化。然而异质外延机制——尤其是名义上不稳定或亚稳相如何获得稳定性的原理——仍基本未明。对于薄膜氧化镓（Ga?O?）而言，这一现象尤为引人入胜：在空间与尺寸受限的不同生长条件下，可能共存多种晶体相。本研究利用像差校正扫描透射电子显微镜（STEM），揭示了沿不同取向的Ga?O?/Al?O?薄膜-衬底界面处外延应变的原子级发展与分布规律。 研究发现：仅数层亚稳态α-Ga?O?结构通过与衬底直接接触来容纳失配应变；紧随约几个晶胞厚度的外延α-Ga?O?结构后，会出现4~5层作为中间结构的瞬态相以释放失配应变；在此瞬态晶体相之后，名义上不稳定的κ-Ga?O?相最终稳定成为薄膜主要相形态。研究表明，外延应变通过氧多面体的精妙重排得以有效调控：当结构承受较大压应变时，Ga3?离子仅占据氧八面体位点形成致密结构；随着压应变逐渐释放，越来越多Ga3?离子进入氧四面体位点，导致体积膨胀与相变发生。过渡相的结构通过高分辨电子显微镜（HREM）观测并结合密度泛函理论（DFT）计算得以确定。该研究从原子尺度提供了洞见，对利用外延工程设计功能薄膜材料具有重要启示。
关键词： κ-氧化镓，失配应变，α-氧化镓，亚稳相，像差校正扫描透射电子显微镜
更新于2025-09-23 15:23:52
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脉冲激光沉积铁电BaTiO?薄膜中的岛状生长模式：沉积过程中氧压的作用
摘要： 脉冲激光沉积法被广泛用于生长BaTiO3薄膜。我们研究了生长过程中氧压对铁电外延BaTiO3薄膜形貌、微观结构和粗糙度的影响。同时利用像差校正透射电子显微镜分析了整个膜厚范围内的外延生长模式和缺陷。虽然未观察到铁弹性（孪晶界）畴壁，但发现了若干失配位错，这些位错可能是导致所观察到的岛状生长模式的主要原因。
关键词： 钛酸钡，铁电薄膜，外延薄膜，失配应变，晶体缺陷
更新于2025-09-11 14:15:04