本项目旨在发展一种新的制备多元和掺杂简单氧化物薄膜的湿化学技术。这种方法基于一种新的化学机制来制备先驱体溶液,它能够完全以常见无机物为起始材料来制备几乎所有的氧化物,而且工艺简单,这为系统探索和优化材料性能提供一有力和便宜的工具;该技术还能够控制薄膜的孔隙率,制备从致密薄膜到具有渗流结构的薄膜,在应用这为制备高比表面及界面的氧化物薄膜提供新的途径,在基础研究上则为氧化物界面相关的现象提供新的材料形式。本项目将系统研究该方法的化学过程和其对薄膜微结构的控制关系,制备中制备渗流结构的庞磁电阻氧化物(La,Sr)MnO3薄膜和高度晶界比例的低场磁电阻材料Sr2(Fe,Mo)O6薄膜,还将探索在室温下具有铁磁性的掺Mn和Co的ZnO薄膜,研究铁磁性存在的条件及制备工艺,使本方法成为一种通用、经济、微结构可控的新的多元氧化物薄膜制备技术。
功能氧化物由于具有诸如超导、铁电、铁磁等重要性质而成为广泛关注的材料。本项目主要是研究一种称为聚合物先驱体法的湿化学方法制备多元氧化物薄膜。这个方法起源于上世纪50年代Pechini发展的专利技术,该技术是一种多元氧化物陶瓷制备技术。随着氧化物薄膜的日益重要,近几年该技术被用来制备薄膜。但是由于薄膜制备的特征,对该方法提出了挑战。例如,原始方法是基于水溶液,如果以它为先驱体溶液制备薄膜,则有浸润的问题,即溶液根本不吸附在衬底上,例如硅片表面。本项目成功发展了一个方法获得了有机溶剂的先驱体溶液解决了这个问题。本项目还仔细研究了这个方法所涉及的物理化学过程,特别是先驱体溶液制备中的化学,这对于这个方法的应用是十分基本的。本项目发展了调制先驱体溶液以调制薄膜结构的方法。发展了以Sn粉为起始材料制备Sn的柠檬酸先驱体溶液的方法,它避免了通常湿化学方法中以SnCl5为起始材料导致的Cl杂质污染问题,为制备Sn基的氧化物开辟了一个新途径。本项目发展了以MnO2为起始材料制备Mn的柠檬酸先驱体溶新方法,避免了使用昂贵的醋酸盐或醇盐。