脉冲激光沉积法制备的Pb(Zr0.4Ti0.6)O3铁电薄膜漏电机理

利用准分子脉冲激光器在Pt/Ti/SiO2/Si(111)衬底上制备了Pb(Zr0.4Ti0.6)O3(PZT)铁电薄膜.利用掩膜技术,采用磁控溅射法在PZT薄膜上生长Pt上电极,构架了Pt/PZT/Pt铁电电容器异质结.采用X射线衍射和电容耦合测试技术分别表征了PZT铁电薄膜的微结构和电学性能.研究发现:在5 V的测试电压下,在560℃较低的沉积温度下生长的PZT薄膜电容器的剩余极化强度为187 C/m2、矫顽电压为2.0 V、漏电流密度为2.5×10-5A/cm2.应用数学拟合的方法研究了Pt/PZT/Pt的漏电机理,发现当电压小于1.22 V时,Pt/PZT/Pt电容器对应欧姆导电机理;当电压大于2.30 V时,对应非线性的界面肖特基传导(Schottky emission)机理.     

Sol-Gel法在不同衬底上制备的LaNiO_3导电薄膜的性能研究

采用溶胶凝胶法快速成膜工艺分别在Si(100),SiO2/Si,Pt/Ti/SiO2/Si不同基底上制备LaNiO3导电薄膜,并分别以LNO和Pt/Ti为基底制备PZT薄膜。通过XRD,AFM,EDS等测试手段对LNO导电薄膜的结构及组成进行表征,并通过XRD,介电性能的测试比较LNO/Si和Pt/Ti沉积PZT薄膜的性能。结果表明,在Si(100),Pt/Ti/SiO2/Si上制备的LaNiO3导电薄膜是赝立方结构,而在SiO2/Si衬底上是四方结构。在Si(100)上得到的LNO薄膜致密、平整,可以作为制备PZT薄膜的导电层。在LNO和Pt/Ti上制备的PZT薄膜均为钙钛矿结构,且PZT/LNO薄膜各衍射峰强度优于PZT/Pt/Ti;而介电性能方面,PZT/LNO较PZT/Pt/Ti稍差,100kHz时,PZT/LNO和PZT/Pt/Ti的介电常数和介电损耗分别为562,0.29;408,0.037。     

不同衬底对溅射Pb(Zr_(0.8)Ti_(0.20))O_3薄膜的结构及其性能的影响

利用射频磁控溅射法在低阻Si,Si O2/Si以及Pt/Ti/Si O2/Si等不同衬底上制备了Pb(Zr0.8Ti0.2)O3薄膜.利用XRD,SEM等对薄膜的结构性能进行了分析,结果发现不同衬底对溅射制备的PZT薄膜的结构有很大影响.在Pt/Ti/Si O2/Si衬底上制备的PZT薄膜经600℃退火1h后,薄膜表面光滑、无裂纹,XRD分析显示PZT薄膜呈完全钙钛矿结构,测试PZT薄膜的电学性能,表明PZT薄膜具有良好的介电性能.     

LaNiO3衬底上SrBi4Ti4O15薄膜的sol-gel方法制备

采用溶胶-凝胶法在S i(111)衬底上制备了LaN iO3薄膜,采用相同方法在LaN iO3/S i(111)上制备了SrB i4Ti4O15(SBT)薄膜,对SrB i4Ti4O15(SBT)薄膜的结晶性,厚度和电性能进行了研究.     

不同m(Zr)/m(Ti)及靶形式在不同衬底上溅射PZT薄膜的研究

分别用m(Zr)/m(Ti)配比为30/70、53/47、70/30的源材料及陶瓷块状靶和预烧粉末靶的形式,在Ag、Au、Pt衬底上溅射制取PZT薄膜.比较分析了薄膜的钙钛矿结构形成情况,所需的热处理温度及铁电特性.研究表明:靶材的配比靠近30/70时较容易获得钙钛矿结构;用预烧粉末靶或用Ag衬底可降低热处理温度;用Au、Pt衬底能得到较好的电学特性.     

PZT薄膜的相转变与晶格参数的研究

研究 Sol- gel制备 PZT薄膜材料相结构与晶格参数 ,研究 PZT薄膜相变、衬底与温度关系和不同 Zr/ Ti比Pb(Zrx Ti1-x) O3 (x=0 .2～ 0 .8)。结果表明 :PZT薄膜从烧绿石相向钙钛矿相转变的温度在 Pt衬底上为 6 0 0°C,在不锈钢上为 6 50°C。PZT铁电体薄膜的晶格参数和晶格畸变随 Zr/ Ti比的不同而变化 ;在铁电四方相区 ,随 Zr含量增加 ,a=b轴逐渐增大 ,c轴稍有缩短 ,四方晶系发生畸变 ;当 x>0 .5时 ,没有检测到单位晶胞的畸变 ;在准同型相界附近 ,晶胞参数发生突变。     

不同n（Zr）／m（Ti）及靶形式在不同衬底上溅射PZT薄膜的研究

分别用m(Zr)/m(Ti）配比为30／70、53／47、70／30的源材料及陶瓷块状靶和预烧粉末靶的形式，在Ag、Au、Pt衬底上溅射制取PZT薄膜，比较分析了薄膜的钙钛矿结构形成情况，所需的热处理温度及铁电特性，研究表明：靶材的配比造近30／70时较容易获得钙钛矿结构；用预烧粉末靶或用Ag衬底可降低热处理温度；用Au、Pt衬底能得到较好的电学特性。     

硅基PZT薄膜的制备与工艺损伤

以 Pb Ti O3(PT)作为种子层 ,在 Si衬底上用改进的溶胶凝胶法制备了 PZT薄膜 ,并用 RIE法刻蚀形成 MFM(金属铁电层金属 )结构的电容 ,以用于铁电随机存取存储器 (Fe RAM)中。测得 PZT薄膜相对介电常数、矫顽场和剩余极化强度分别为 10 0 0 ,30 k V/ cm和 16 μC/ cm2 ,漏电流在 0 .1n A / cm2 量级 ,达到 Fe RAM的应用要求。铁电膜与CMOS电路集成时对铁电膜的铁电性可能造成的工艺损伤(如刻蚀损伤、氢损伤和应力损伤等 )的物理机制进行了初步研究和讨论 ,并提出了一些初步的解决途径     

测试频率对钕掺杂钛酸铋铁电薄膜极化反转疲劳特性的影响

首先介绍了铁电薄膜极化反转疲劳特性测试原理,然后研究了Bi3.54Nd0.46Ti3O12(BNT)铁电薄膜在不同测试频率下的极化反转时的疲劳特性.采用溶胶-凝胶法在Pt/Ti/SiO2/Si衬底上制备了BNT薄膜,发现其极化反转时的疲劳特性与外加测试频率之间存在着极强的依赖关系.研究表明BNT薄膜抗疲劳特性随测试频率减小而变差.在外加反转电场强度为2倍矫顽场强时,测试频率分别为50 kHz、100 kHz和1 MHz的情况下,经过6.7×108次极化反转后,薄膜的剩余极化值分别下降了36.1%、16.9%和7.1%.在相同条件下,测试了目前铁电存储器用的PbZr0.52Ti0.48O3(PZT)薄膜的疲劳特性,并与BNT的相比较,发现BNT薄膜的抗疲劳特性要明显优于PZT薄膜.文中对上述实验现象作了初步的解释.     

Prop铁电薄膜电容器YBCO/Pb(Ta_(0.05)Zr_( 0.48)Ti_(0.47))O_3/YBCO/Pt/TiO_2/SiO_2/Si的性质(英文)

铁电薄膜有望被应用于“不挥发随机存储器 (NvRAM )” ,在这其中 ,Pb(Zr,Ti)O3(PZT)铁电薄膜由于有较大的剩余极化 ,较小的矫顽场 ,高居里点 ,以及与硅集成的可能性而得到了广泛的研究 .但是 ,由于铁电薄膜与金属电极之间的界面不理想 ,以及铁电薄膜中的晶界角度过高 ,而大大降低了铁电电容器的性能 .最近的研究表明 ,通过用导氧化物作电极 ,可部分的改善电薄膜的疲劳和保持性能 .用脉冲激光沉积法 (PLD) ,以YBa2 Cu3O7(YBCO)为隔离层 ,在Pt/TiO2 /Si(10 0 )衬底上制备Pb(Ta0 .0 5Zr0 .48Ti0 .47)O3(PTZT)铁电薄膜 ;并以YBCO为上下电极做成铁电电容器 .X衍射发现以YBCO为电极的PTZT结晶成完全钙钛矿相 .SEM结果表明PTZT晶粒大约在 180nm左右 ,YBCO/Pt ,Pt/TiO2 界面非常清晰 ,没有发现任何扩散 .在RT6 0 0 0HVS环境下 ,发现在 91kV/cm的外场下反转 1× 10 1 1 次后 ,此电容器的极化P 和P^分别只减少了 2 0 %和 6 % ;在 145kV/cm的读写外场下经过 1× 10 5s后 ,此电容器的极化基本保持不变 ;在过大的外场下 ,此电容器的疲劳特性明显变差 .由于引入YBCO过渡层 ,改善了界面 ,减少了薄膜中氧空位的聚集程度 ,铁电薄膜的疲劳及保持性能得到了极大的改善