脉冲准分子激光PZT铁电薄膜沉积及其特性研究

随着大规模集成电路的迅速发展,要求集成器件向三维器件及多功能器件发展.由于铁电薄膜具有非挥发性(non-volatility)、抗辐照性(radiation-hardness)、电极化特性,因此,铁电薄膜及其在微电子和光电子领域中的应用研究已成为当前国际上新型功能材料与集成器件的热点,如铁电随机存储器(FERAM)、动态随机存储器(DRAM)、薄膜电容、SAW器件及红外探测器等.     

PZT陶瓷铁电相变和内应力对力学性能的影响

以功能陶瓷作为器件,其功能效应和特性稳定与铁电相变和极化状态密切相关,其老化过程则受到内应力导致的微开裂的影响。有关力学行为的研究表明:铁(压)电材料的力学性能取决于其组成和显微结构。亦受到相变以及从而产生的内应力、孪晶和微开裂的制约。极化引起材料内部畴的转向,对强度(σ_a)和断裂韧性(K_(IC))亦有很大影响。显然,陶瓷材料的力学性能变化是其微观状态的宏观反映。本研究对象是一类应用极为广泛的锆钛酸铅(PZT)压电材料。它具有耦合系数大、压电系数大和居里点高等优点。这里重点研究了其     

无疲劳SrBi2Ta2O9铁电薄膜的光学性质研究

层状钙钛矿SrBi_2Ta_2O_9(SBT)铁电薄膜具有无疲劳和在亚微米(<100 nm)厚度下仍具有体材料的优良电学性质等特性。这使SBT薄膜成为铁电薄膜研究中最热门的材料     

弛豫型铁电单晶0.76PMN-0.24PT的铁电相变特征

采用介电、铁电与热释电表征法,结合电畴结构的实时观察,对０．７６ＰＭＮ－０．２４ＰＴ单晶的相变特征进行了研究,发现其铁电性质介于典型弛豫铁电体与正常铁电体之间．该单晶极化前具有一种处于微畴至典型宏畴之间的过渡型电畴,其（００１）晶片在极化后发生场致相变,并在其后的升温程序中表现出两个特征温度Ｔ_ｄ与Ｔ_ｍ．Ｔ_ｄ为电容率随温度下降而开始急剧下降的温度,对应于零场升温程序中的由电场诱导的典型宏畴－过渡型宏畴的转化;在Ｔ_ｄ～Ｔ_ｍ温区,晶体持续发生铁电－顺电相变或退极化作用,以宏畴态存在的铁电相与顺电相共存;在略高于Ｔ_ｍ的温度,晶体转化为宏观顺电相,铁电相以微畴态存在．由于场致相变与晶体取向有关,相对于同成分的单晶来说,多晶陶瓷在同样的温度一电场历程下显示不出特征温度Ｔ_ｄ．     

C_(60)固体的hcp相和其立方相的取向相变

在一般分子固体中,除了研究分子所占据的空间位置以外,还要研究分子的取向,进而研究分子在晶体场中的形变或分子内部各原子的相互作用以及各个分子之间的相互作用.由于C_(60)分子是由20个六元环和12个五元环组成的一个具有Ih对称性的平截20面体,不是球对称,所以C_(60)分子在晶体中的取向也就成为十分重要的问题.X射线衍射已经证实不含溶剂     

钛酸铅铁电薄膜的表面层

大量的实验和理论分析表明:铁电体(包括块体和薄膜材料)都具有一个与体内性质不同的表面层.表面层的存在对铁电体的性质有显著的影响,如介电常数峰值降低,Curie温度偏移,相变点以上仍能观察到热释电效应等.表面层对铁电薄膜性质的影响更加显著,如单晶钛酸钡薄膜的相变表现出弥散特性、介电常数偏低、矫顽场强偏大等.用掠射角X射线衍射法(Glancing angle X-ray diffraction)(GAXRD)可以分析材料浅表层的结构特征,以区分表层与体内的结构差异.     

温度对等静压诱导的PbLa(Zr, Sn, Ti)O3陶瓷 铁电-反铁电相变性能的影响

研究了等静压诱导掺镧(La)的Pb(Zr,Sn,Ti)O     

电场诱导PLZST陶瓷反铁电-铁电相变的原位X射线衍射研究

用原位Ｘ射线衍射、电滞回线,纵向应变等手段研究了组分分别为（Ｐｂ０．９７Ｌａ０．０２）（Ｚｒ０．７Ｔｉ０．０９Ｓｎ０．１６）Ｏ３和（Ｐｂ０．９７Ｌａ０．０２）（Ｚｒ０．６５Ｔｉ０．０１Ｓｎ０．２５）Ｏ３２个样品的电场诱导反铁电－铁电相变现象。结果表明,当外加电场高于相变临界场后,四方反铁电相转变为三方铁电相,四方相轴比ａ／ｃ越大,相变引起的纵向应变量越大;另外,经外场极化的反铁电畴咐有限向性。     

BaTiO_3铁电玻璃陶瓷的制备及其结构研究

电子元器件小型化和集成化的发展趋势日益增加了对独石、厚膜等薄层电容器的需求.单层介质厚度已降至20μm以下.为制备高质量的薄层电容器,采用在亚微米级尺度上均匀的原料势在必行.为了改善铁电材料的介电性能和烧结特性,掺入适当玻璃相或其它添加剂常常是必需的.特别是在厚膜工艺中,作为粘结剂的大量玻璃相更是必不可少.通常铁电相和玻璃相的混合是通过机械球磨方式实现的.铁电微粉的团聚特征和机械混合方式本身都限制了均匀性的进一步提高.     

山东梭罗树岩体橄榄岩中的尖晶石-石榴石相转变的初步研究

大别山—苏北—胶东变质带中有许多的超镁铁质岩与榴辉岩或柯石英榴辉岩相伴产出.刘若新等、从柏林等和马宝林等已论证了该变质带是一高压-超高压变质带。一些研究者(如袁启林、韩宗珠、徐贵忠、叶德隆等、杨建军嘲、樊祺诚等、叶凯)从不同侧面对该带内部分超镁铁质岩的地质、岩石、地球化学、形成的P-T条件及成因等方面进行过论述,但对其是否也经历了高压-超高压变质作用的岩石学依据方面则未见报道。     

透明铁电薄膜的织构生长及薄膜铁电性研究

钛酸钡、钛酸铅、锆钛酸铅镧等铁电陶瓷已在压电、热释电器件中得到广泛的应用,其薄膜形式由于能集成化,可用于多种微电子器件,如非挥发性存储器(NVFRAM)、声表面波器件(SAW)、光开关、波导、调制器等,在微电子和光电子领域有巨大应用潜力。掺镧钛酸铅薄膜有较强的电光特性,铁电薄膜的制备方法常用的有磁控溅射、Sol-Gel和MOCVD,磁控溅射在精确控制薄膜的化学计量比上有困难,Sol-Gel和MOCVD工艺要求特殊的金属有机化合物;脉冲激光沉积(pulsed laser deposition)方法,简称PLD,用陶瓷作靶材可以保持靶、膜成分一致,能在大氧压下沉积高熔点材料,目前采用PLD技术已成功地制备出YBCO,PZT等多种薄膜。在硅衬底上以PLD法制备多晶(Pb,La)TiO~3薄膜已有报道。     

复合钙钛矿结构弛豫型铁电陶瓷的极化介电行为

复合钙钛矿结构弛豫型铁电陶瓷由于其高的介电常数、相对低的烧结温度和由“弥散相变”(diffused phase transition,简称DPT)引起的较低容温变化率,被认为是多层陶瓷电容器在技术和经济上重要的候选材料。因此这一类材料的制备与性能研究受到广泛重视。有关其介电行为的研究,国内外报道很多,但有关这一类材料在极化状态下的介电行为的研究报道还不多。本文通过将复合钙钛矿结构弛豫型铁电陶瓷PZN-PT-BT(80/10/10)样品在极化     

激光诱发巴基管向金刚石的相转变

金刚石由于其超高的硬度,已逐渐成为切削、抗磨等方面的首选材料.C_(60)发现后,已有利用冲击法将其转变成金刚石的报道,巴基管与C_(60)结构上类似,但它相对于C_(60)来讲,成本低、容易大量生产,因此更有可能进入工程应用.目前,利用巴基管作为衬底,通过化学气相沉积的方法已生长出良好的金刚石薄膜,并使金刚石的成核和生长速率大为提高.同时,巴基管在高温高压下合成金刚石的研究工作也取得了可喜的进展 本文以球墨铸铁为基体,以巴基管为涂层,通过激光熔凝和后续热处理的方法,在铁-碳合金体系中获得了微米尺寸的金刚石晶粒.     

中温烧结SBN铁电陶瓷的制备与性能

在压电陶瓷领域中,钨青铜结构的铌酸盐是最优秀的铁电材料之一.单晶铁电钨青铜结构中铌酸盐具有优良的电光性能,Van Damme报道Sr_xBa_(1-x)Nb_2O_6陶瓷有类似于单晶的性能,Kimura研究了KSr_2Nb_5O_(15)铁电材料,探讨了其Curie温度和介电常数与显微结构的关系.本文报道的Sr_(1-x)Ba_xNb_2O_6(SNB)可用来做电容器材料,有介质电系数高、容量随温度变化小、介质损耗小、绝缘电阻高等优点.较之以前报道过的此类材料各项参数均有显著的改进.     

PZT铁电陶瓷应力腐蚀门槛值的各向异性

研究了PZT-5铁电陶瓷在各种环境(湿空气、硅油、甲醇、水和甲酰胺)中发生应力腐蚀的可能性, 以及极化方向对水和甲酰胺中应力腐蚀门槛应力强度因子K_ISCC的影响. 结果表明, PZT-5在各种环境中均能发生应力腐蚀; 水和甲酰胺中K_ISCC具有各向异性, 裂纹面平行极化方向的K^a_ISCC远大于垂直极化方向的相应值K^b_ISCC. 例如, 在水中,K^a_ISCC= 0.88 MPa·m^1/2,K^b_ISCC= 0.42 MPa·m^1/2; 在甲酰胺中K^a_ISCC= 1.0 MPa·m^1/2,K^b_ISCC= 0.54 MPa·m^1/2. 应力腐蚀门槛值各向异性的原因除了和90°畴变的各向异性有关, 也和应力腐蚀本征门槛值的各向异性有关.     

射频磁控溅射制备铁电PLZT薄膜的研究

由于铁电薄膜具有一系列的特殊性质,如铁电开关特性、压电效应、热释电效应、电光和声光效应、非线性光学效应等,因而在微电子学及光电子学领域中得到了广泛的应用,特别是以铁电薄膜为基础的铁电随机存取存储器的开发成功,显示出了高速度、高密度、非挥发性及抗辐射性等优良性能,更进一步促进了对铁电薄膜的研究.同时,由于薄膜制备技术的发展,     

MOD法制备PLZT铁电薄膜的研究

锆钛酸铅镧(PLZT)铁电陶瓷材料在介电、热释电、压电、铁电以及电光等方面均具有良好的特性,而且由于它的组成在较宽广的范围内可以调整,使得某一方面的特性更加优越.因此在电子和电光器件中得到非常广泛的应用,其薄膜材料更是适应了微电子学发展的需要而受到了极大的重视.由于该材料是4组元固溶体.同时要考虑到和半导体工艺兼容,因而对薄膜制备技术要求较高.在这方面,磁控溅射、激光闪蒸和Sol-Gel或MOD等先进的薄膜制备工艺均获得了成功.本文采用金属有机物热分解(MOD)工艺,在成功地解决了金属有机化合物的基础上制备了厚度在1 000nm左右的PLZT(8/65/35)铁电薄膜.对薄膜的相结构,显微结构以及铁电性能进行了研究.l 实验采用湿法化学的MOD工艺制备多组元晶态薄膜,金属有机化合物的选取和获得是该工艺的基础.在实验中,钛的有机化合物为商用化学纯钛酸四丁酯,铅、镧和锆的有机化合物为自制的庚酸铅、庚酸镧和丁酸氧锆.采用碳链较长的庚酸铅是为了在热分解过程中减少铅的挥发.将以上4种金属有机化合物按化学计量比配制成PLZT(8/65/35)有机先驱体溶液,为进一步补偿铅的挥发损失,在溶液中加过量5摩尔分数的庚酸铅.采用多次旋涂-热分解方法制备一定厚度的薄膜,薄膜最终热处理温度为550℃基片为Si和Pt/Ti/S     

直流偏压下PMN-32%PT单晶的介电异常变化

在不同直流偏压下，测试了[001]和[111]方向的PMN-32%PT单晶的介电温度谱, 研究了其介电响应和相变行为. 当施加的偏压在E = 1.5～4.0 kV/cm范围内, 在三方相稳定的温度范围内有一个新的异常介电峰出现; 当E > 4.0 kV/cm时, 异常介电峰消失. 而对于[111]方向的单晶, 在偏压下没有新的异常介电峰出现. 对直流偏压下PMN-32%PT单晶的介电异常变化进行了讨论.