研究目的
研究氧含量对脉冲激光沉积法制备的二氧化钛薄膜（包括Ti2O、TiO1+d和g-Ti3O5）结构及电输运性能的影响。
研究成果
该研究成功制备出分别具有金属、超导和半导体特性的Ti2O、TiO1+d和g-Ti3O5薄膜。氧含量增加会导致TiO1+d薄膜电阻率升高、无序度增大、电子态密度降低、载流子局域化增强以及超导性被抑制。
研究不足
不同区域的氧含量不均匀，且EELS定量分析存在一定误差。该研究未能获得Ti2O3薄膜，可能是因为在850°C时氧压范围较窄。
1：实验设计与方法选择：
采用脉冲激光沉积法（PLD）在不同氧压条件下于α-Al2O3衬底上制备具有不同氧含量的氧化钛薄膜。该方法通过调节氧压实现化学计量比控制而被选用。
2：样品选择与数据来源：
使用商业(0001)取向α-Al2O3单晶衬底及纯度99.99%的钛靶材，氧压范围为4×10?? Pa至1×10?3 Pa。
3：99%的钛靶材，氧压范围为4×10?? Pa至1×10?3 Pa。 实验设备与材料清单：
3. 实验设备与材料清单：设备包括配备KrF准分子激光器（λ=248 nm）的PLD系统、X射线衍射仪（帕纳科X'pert）、低温场发射扫描电镜（JSM-6700F）、原子力显微镜（MultiMode V）、透射电镜（Talos F200X）及PPMS-9T综合物性测量系统（Quantum Design）。材料包含高纯氧气与衬底。
4：实验流程与操作规范：
薄膜在850°C下沉积，激光参数设置为（脉冲能量50 mJ、烧蚀面积2.5 mm2、能量密度2.0 J/cm2、重复频率5 Hz、靶-基距4.5 cm）。沉积后自然冷却。表征手段包含XRD、SEM、AFM、TEM、EELS及电阻率测量。
5：5 mm2、能量密度0 J/cm2、重复频率5 Hz、靶-基距5 cm）。沉积后自然冷却。表征手段包含XRD、SEM、AFM、TEM、EELS及电阻率测量。 数据分析方法：
5. 数据分析方法：通过XRD图谱进行物相鉴定，EELS用于氧含量定量分析，电阻率数据采用Bloch-Grüneisen、变程跳跃传导（VRH）、热激活（TA）和声子散射（SPH）模型拟合。
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X-ray diffractometer
Panalytical X'pert
Panalytical
X-ray diffraction measurements for phase identification
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Cryo field emission scanning electron microscopy
JSM-6700F
JEOL
Measurement of film thicknesses and surface morphologies
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Atomic force microscope
MultiMode V
Bruker
Measurement of surface roughness
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Transmission electron microscopy
Talos F200X
FEI
Structure and chemical composition characterizations, including HAADF-TEM and EELS
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Physical Property Measurement System
PPMS-9T
Quantum Design
Measurement of resistivity using a four-probe method
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KrF excimer laser
248 nm wavelength
Ablation of the titanium target for film deposition
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Titanium target
99.99% purity
Source material for ablation in PLD
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a-Al2O3 substrate
(0001)-oriented single crystalline
Substrate for film growth
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