WO3-BiVO4垂直异质外延纳米复合薄膜微结构演化及生长机理研究

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1、2018届研究生博士学位论文分类号：学校代码：10269密级：学号：52131213001EastChinaNormalUniversity博士学位论文DOCTORALDISSERTATIONWO3-BiVO4垂直异质外延纳米复合薄膜微结构演化及生长机理研究院系：信息科学技术学院电子工程系专业：物理电子学研究方向：氧化物材料微结构指导教师：黄荣研究员论文作者：宋海利2018年5月23日Dissertationfordoctoraldegreein2018UniversityCode:10269StudentID:52131213001Ea

2、stChinaNormalUniversityMicrostructureEvolutionandGrowthMechanismofWO3-BiVO4VerticalHeteroepitaxialNanocompositeFilmsDepartment:ElectronicEngineeringMajor:PhysicalElecronicsResearchDirection:MicrostructureofOxideMaterialsSupervisor:Prof.RongHuangCandidate:HailiSongMay,2018

3、华东师范大学学位论文原创性声明《Ｗ０－Ｂ纳米复合薄膜微３ｉＶ〇４垂直异质外延郑重声明：本人呈交的学位论文士７博请勾选）学位期结构演化及生长机理研究》，是在华东师范大学攻读硕进行的研究工作及取得的研究成果。除文中己经注明引用的间，在导师的指导下含其他个人己经发表或撰写过的研究成果。对本文的研九做内容外，本论文不包不谢急。出重要贡献的个人和集体，均己在文中作了明确说明并表日期：年５月分曰汕丨又作者签名：华东师范大学学位论文著作权使用声明理研究》系《Ｗ〇３－Ｂ延纳米复合薄膜微结构演化及生长机ｉＶ〇４垂直异质外

4、指导下完成的硕士（请勾选）学本人在华东师范大学攻读学位期间在导师成果归华东师范大学所有。本人同意华东师范大学根据相位论文，本论文的研宄国豕图书馆、中彳曰所关规定保留和使用此学位论文，并向主管部门和相关机构如，“，位论文进入华东师范大学图和知网送交学位论文的印刷版和电子版；允许学意学校将学位论文加入全国博士、硕士学位论文书馆及数据库被查阅、借阅；同、论文的标题和摘要汇编出版，采用影印缩印共建单位数据库进行检索，将学位或者其它方式合理复制学位论文。，本学位论文属于（请勾选）”“”或“涉密学位论１内部（）．

5、经华东师范大学相关部门审查核定的上述＊授权。文，于年月日解密，解密后适用２．不保密，适用上述授权。人签名＿２＾§４１—导师签名本年５月Ｐ曰＊“涉密，，学位论文应是己经华批东师范大学学位评定委员会办公室或保密委员会审定过的学位论文（需附获的《华东师范大学研究生申请学位论文“涉，，审批表》方为有效），未经上述部门审定的学位论文均为公开学位论文。此密论文，均适用上述授权）。声明栏不填写的，默认为公开学位宋海利博士学位论文答辩委员会成员名单姓名职称单位备注顾辉教授上海大学主席孟祥建研究员中科院上海技术物

6、理研究所陈晔研究员华东师范大学郁可研究员华东师范大学彭晖研究员华东师范大学摘要摘要在过去的几十年中，自组装垂直异质外延纳米复合薄膜的高界面/体积比和晶格、电荷、自旋以及轨道的强界面耦合效应为设计和开发优异的物理性能提供了更多的自由度。在早期的研究中，垂直外延纳米复合薄膜大部分为钙钛矿与尖晶石等结构组成的（伪）立方相-立方相复合薄膜，其电磁性质可用来开发新型电子和自旋器件。近年来，单斜相和正交相等低对称性晶相组成的垂直外延复合薄膜实现了更加丰富的物理性质——大幅提高的光电化学活性，但复合薄膜性能调控的机制也变得更加复杂。以电子显微学为基础的

7、微结构研究作为连接材料生长和物理性能之间的桥梁，可极大地促进材料多功能性的发展。本论文综合运用多种电子显微学技术研究光电化学水分解材料正交相WO3-单斜相BiVO4垂直外延纳米复合薄膜在不同生长条件下的微观结构，包括晶相、形貌、外延关系、界面结构以及成分等，并通过原位电镜研究复合薄膜的结晶相变过程，进而总结复合薄膜的微结构演化规律及生长机理，最终为光电化学水分解材料设计和器件化应用提供理论依据。具体研究内容如下。（1）组分对WO3-BiVO4自组装纳米复合薄膜微结构的影响：通过脉冲激光沉积（PLD）法在掺钇氧化锆（YSZ）衬底（001）面

8、上生长WO3摩尔百分比分别为17％、25％、50％、67％和100％的一系列自组装WO3-BiVO4复合薄膜。所有样品中，单斜相BiVO4沿着衬底表面外延生长成基质，WO3纳米柱以特定的外延关