采用混合沉积技术制备的ZnO/Ni/ZnO薄膜中，Ni中间层对电学和介电性能的调控作用

《Scientific Reports》：Ni-interlayer-induced modulation of electrical and dielectric properties in ZnO/Ni/ZnO thin films fabricated using hybrid deposition techniques

　　

摘要

氧化物多层结构中的界面工程为调控低维材料系统中的电荷传输和介电响应提供了一种有效途径。本研究采用原子层沉积（ALD）和直流磁控溅射（DCMS）相结合的方法，制备了ZnO/Ni/ZnO（ZNZ）三层薄膜，其中ZnO的厚度固定，而Ni中间层的厚度则进行了系统性的变化。结构分析证实了形成了具有厚度依赖性界面修饰的明确多层结构。宽带交流（AC）电学测量结果显示，导电性随频率的增加而显著增强，这一现象主要受Ni中间层厚度的影响。频率指数的分析表明，相关的势垒跳跃是主导的传输机制，说明电荷传输是通过Ni改性的界面势垒而非体导电实现的。随着Ni厚度的增加，势垒高度升高，激活能降低，表明界面跳跃路径变得更加高效。介电常数、介电损耗和损耗正切随频率的增加而减小，但随着温度的升高而增大，这与由界面极化效应主导的热激活介电松弛现象一致。这些发现表明，Ni中间层的厚度是调节基于ZnO的多层结构中电荷动态和介电行为的有效控制参数，突显了界面驱动设计策略在先进电子、电容和储能应用中的潜力。