微波电磁场中石墨烯－镍酸镧复合薄膜的低温结晶化及其导电性的研究

金属氧化物LaNiO3(LNO)导电薄膜作为电极材料在铁电存储器、薄膜电容器和微机电系统等领域有广泛的应用前景。目前，LNO薄膜制备中的关键问题是如何提高其导电性和降低获得钙钛矿相的加热温度。本项目拟在LNO薄膜中添加石墨烯以提高其导电性；在微波电磁场中退火以实现LNO薄膜的低温结晶化。通过研究石墨烯的最适添加量、石墨烯在薄膜中的分布状态以及石墨烯与LNO的界面结构、复合薄膜的输运性质等，阐明石墨烯对LNO薄膜结晶过程、导电性的影响及其作用机制，为石墨烯－导电氧化物复合材料的制备提供理论指导；通过研究LNO薄膜在微波电磁场中的加热行为，基片材料、异质界面和石墨烯等在其中的作用，阐明导电氧化物薄膜在微波电磁场中的加热机制；通过研究LNO薄膜在微波电磁场中的结晶过程，微波对导电钙钛矿相生成与长大的影响，探讨微波加热的核心问题-"非热效应"，为微波电磁场中低温制备导电氧化物薄膜提供理论依据。

本项目解决了石墨烯在镍酸镧的溶液中的均匀分散问题，获得均匀的石墨烯－镍酸镧复合薄膜前驱体溶液，实现了石墨烯-镍酸镧复合薄膜的可控性制备，研究了石墨烯对复合薄膜晶体取向和电学性能的影响，为石墨烯-氧化物复合材料的制备提供了实验基础；采用微波加热制备复合薄膜，发现微波磁场可以降低石墨烯-镍酸镧复合薄膜的晶化温度，通过研究不同的石墨烯薄膜在微波电磁场中的加热行为阐明了石墨烯薄膜在微波电磁场中的加热机制；与其他电极相比，我们发现使用石墨烯薄膜作为铁电薄膜的电极时铁电薄膜电容器的极化曲线更对称，改善了经常出现的印记效应，为石墨烯薄膜及复合薄膜在微电子器件方面的使用提供了理论依据。同时，我们将此复合薄膜的研究方案扩展到金-镍酸镧复合薄膜、金-钛酸钡复合薄膜，获得了丰富的微结构与电学性能信息，为复合功能材料制备和应用提供了充分的实验基础和理论依据。