本文研究了氩离子轰击钛氧化物晶体表面改性后其导电率随轰击剂量的关系,分析了其导电率变化与表面化学态的关系,并重点研究了SrTiO3晶体导电层电阻率随时间变化规律和非晶HfO2薄膜对导电层电阻率的稳定作用。1.采用氩离子轰击单晶钛氧化物制备导电层,在钛酸锶晶体表面导电层中,其电学性能呈现金属性质,虽然温度升高而增大,电阻率随温度变化规律符合准二维电子气特性;在Ti O2晶体中出现了较为复杂的金属绝缘相变,在150K前呈现金属性,电阻率随温度升高而升高,在150K后电阻率随着温度升高而降低。同时,不同剂量钛氧化物晶体的电阻率改善也有所不同,随着轰击能量的增加,样品表面电阻率在常温下逐渐降低;随着轰击剂量的增加,样品表面电阻率在常温下也逐渐降低。2.研究了钛氧化物导电层与化学态的关系。在SrTiO3单晶导电层中,Ti原子出现变价,在低结合能处可以看到Ti3+和Ti2+出现,同时氧空位也明显可以在高结合能处看到肩峰;在Ti O2晶体表面导电层,也有明显的Ti变价,Ti3+和Ti2+出现,氧空位也明显可以发现;同时,氧空位峰位面积,随着轰击能量的增加,其相对浓度逐渐增加。3.研究了SrTiO3表面电阻率在不同氧气氛中的稳定性。随着时间增加,电阻率逐渐增大,且在O2中增长最快,在N2中增长最慢;同时,在测试开始阶段电阻率增长速率快,随着时间增加,电阻率增长变缓。通过对变化曲线的拟合分析,我们认为在开始阶段,样品表面吸附的氧扩散占主导地位,其进入样品表面后,迅速与样品导电层中氧空位“复合”,通过吸收氧空位留下的电子并占据氧空位间隙,使得样品表面载流子浓度迅速降低,电阻率迅速增加;随着测试时间的增加,表面扩散过程逐渐放缓,并趋于稳定,体扩散占据主导地位,样品电阻率增长变缓,同时,体扩散的速率随离子轰击能量的增加而增加。4.研究了非晶HfO2薄膜SrTiO3晶体表面电阻率的性能。首先制备了非晶HfO2薄膜并对其表面进行了分析,SEM断面测试显示其生长速率约为2.2nm/min,薄膜均匀致密;AFM测试表明其表面粗糙度约为0.9nm;XRD测试没有出现晶面衍射峰,表明是非晶氧化物薄膜。在SrTiO3晶体表面导电层沉积HfO2后,其电阻率变化明显减弱,仅在测试初期有明显的电阻率增长情况,随着时间增长,电阻率趋于稳定,基本上没有变化。实验结果表面非晶HfO2对导电层电阻率的稳定性起到了很好的保护作用。