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.     

Au(Cu、Ag)／SiO_2纳米薄膜的制备及其微观结构表征

用多靶磁控溅射技术制备了不同形貌的Au(Ag、Cu)纳米颗粒分散SiO2薄膜。利用透射电镜对Au／SiO2薄膜的微观结构、表面形貌进行了表征。结果表明通过调控金属颗粒的沉积时间和靶材的溅射频率可以制备不同形貌金属颗粒ISi02单层薄膜。单层Au／SiO2薄膜中Au沉积时问为5s时,Au颗粒为圆形,当沉积时间为10s时,Au颗粒连接成网络状结构;单层AgiSi02薄膜中,Ag靶的射频功率为150W时,颗粒形状接近圆形,Ag靶的射频功率为100W时,Ag颗粒几乎密集在一起,形成膜状结构:单层Cudsi02薄膜中Cu的沉积时间为10s时,Cu颗粒形成网络状结构,Cu的沉积时问为20s时,形成的是Cu膜。     

PZT铁电薄膜的射频磁控溅射制备及其性能

实验采用射频磁控溅射工艺,在较低的衬底温度(370℃)、纯Ar气氛中和在(111)Pt/Ti/S iO2/S i衬底上用陶瓷靶Pb(Zr0.52Ti0.48)O3(PZT)制备具有完全钙钛矿结构的多晶PZT(52/48)铁电薄膜,沉积过程中基片架作15°摇摆以提高膜厚的均匀性,然后在大气环境中对沉积的PZT薄膜进行快速热退火处理。用电感耦合等离子体原子发射光谱(ICP-AES)和Auger电子能谱(AES)测量其组分,X射线衍射仪(XRD)分析PZT薄膜的相结构和结晶取向,RT66A标准铁电测试系统分析Pt/PZT/Pt/Ti/S iO2/S i电容器的电学特性。结果表明:PZT铁电薄膜具有较高的剩余极化(Pr=44.9μC/cm2)和低的漏电流(10-8A量级)。     

C轴择优取向AlN薄膜的制备研究

采用直流磁控反应溅射法制备AlN薄膜.研究了靶基距、衬底温度和电极材料对AlN薄膜择优取向的影响.用XRD、AFM表征了AlN薄膜的结构、表面形貌.结果表明衬底温度为300℃、靶基距为3cm,在Pt电极上可沉积高质量的C轴择优取向AlN薄膜.     

制备PZT薄膜的Sol—Gel工艺研究

比较了Ｓｏｌ－Ｇｅｌ工艺制备ＰＺＴ薄膜的两种热处理过程成膜情况和对ＰＺＴ／Ｓｉ结构的影响，其中，低温烘烤、快速升温、高温退火的热处理方式有利于钙钛矿相成相。但ＰＺＴ薄膜完成全过程退火后难以进行图形加工。对含有ＳｉＯ２的Ｓｉ衬底上的情况分析表明ＳｉＯ２有改善界面特性的作用。     

制备PZT薄膜的Sol－Gel工艺研究

比较了ＳｏｌＧｅｌ工艺制备ＰＺＴ薄膜的两种热处理过程成膜情况和对ＰＺＴ／Ｓｉ结构的影响，其中，低温烘烤、快速升温、高温退火的热处理方式有利于钙钛矿相成相．但是ＰＺＴ薄膜完成全过程退火后难以进行图形加工．对含有ＳｉＯ２的Ｓｉ衬底上的情况分析表明ＳｉＯ２有改善界面特性的作用     

Ba（1-x）SrxTiO3（BST）／钙钛矿型氧化物超导薄膜异质结构的研究及发展

钛酸锶钡Ba（1-x）SrxTiO3（BST）铁电薄膜材料在集成铁电器件领域具有很大的优势和潜力，BST与铂（Pt）等贵金属电极材料的界面特性限制了BST的实际应用，氧化物超导薄膜代替贵金属材料做底部电极取得了不少突破性的进展，综述了国内外研究人员对Ba（1-x）SrxTiO3（BST）／钙钛矿型氧化物超导薄膜异质结构和基本介电性能等方面的研究及成果。     

退火温度对CoCrPt/Ag纳米颗粒膜的影响

在室温下,应用磁控溅射法制备了CoCrPt(25 nm)/Ag(40 nm)纳米颗粒薄膜,随后进行了退火.CoCrPt靶和Ag靶分别采用射频溅射和直流对靶溅射模式.用振动样品磁强计(VSM)研究了Ag衬底层对CoCrPt磁特性的影响,发现650℃退火后的样品,矫顽力达到最大.扫描探针显微镜(SPM)观测显示颗粒的尺寸随退火温度的升高而增加;X射线衍射(XRD)图样表明,样品具有六角密积结构.     

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.     

钽酸锶铋陶瓷靶的烧结及其薄膜微结构分析

高致密、结晶好的钽酸锶铋陶瓷靶由ＳｒＣＯ３、Ｂｉ２Ｏ３和Ｔａ２Ｏ５粉末混合、预烧、压模和烧结而成，预烧和烧结温度范围分别为９００～１０００℃和１０００～１４００℃。用脉冲准分子激光沉积技术制备得到非晶钽酸锶铋薄膜，在氧气氛下经退火得到多晶钽酸锶铋薄膜。ＸＲＤ分析得到钽酸锶铋薄膜择优取向以（００８）和（１１５）为主；ＴＥＭ分析得到钽酸锶铋薄膜晶界清晰、结构致密，平均晶粒大小约为２０ｎｍ，薄膜的界面清晰、陡峭，厚度约为２００ｎｍ。     

采用修正的溶胶-凝胶技术制备PZT铁电薄膜

采用一种修正的溶胶-凝胶技术制备出Pb[Zr0.52Ti0.48]O3（PZT）铁电薄膜.对溶胶的整个制备过程进行了红外透射光谱分析,对制备的铁电薄膜结构和性能进行了表征.由XRD图可以看出,退火温度在600℃以上时,薄膜结构为纯的钙钛矿结构.由P-E曲线可以看出,经600℃退火处理的PZT薄膜具有良好的铁电性能.     

PZT薄膜的结晶特性及红外特性

采用电子柬蒸发方法在n—Si（100）衬底上制备Pb（ZrxTi1-x）O3（简记为PZT）多晶薄膜．用X射线衍射分析了PZT薄膜的结晶择优取向与Zr／Ti成分比、生长温度、退火气氛和退火温度的关系．结果表明不同Zr／Ti比的薄膜在真空中退火都形成（110）择优取向;而在空气中退火后薄膜的择优方向与Zr／Ti成分比有关,Zr／Ti比值小时为（101）择优取向,Zr／Ti大时为（100）择优取向．红外吸收光谱的测量结果表明（100）和（110）择优取向的PZT薄膜在长红外波段（8～12um）存在较强的吸收峰,而（101）择优取向的PZT薄膜在这一波段没有明显的吸收峰．     

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.     

BST薄膜的湿法化学刻蚀工艺优化及应用初探

采用sol-gel法在SiO2/Si衬底上制备了Ba0.7Sr0.3TiO3(BST)薄膜.利用湿法化学刻蚀技术对BST薄膜进行图形化.通过实验结果对比,选择HF/HNO3/H2O2/H2O(体积比为1∶20∶50∶20)的混合液作为最佳刻蚀液.扫描电镜(SEM)结果表明,刻蚀后BST薄膜表面干净,无残留物,图形轮廓清晰.原子力显微镜(AFM)和X射线衍射(XRD)结果显示,刻蚀后BST薄膜表面粗糙度增大,结晶性退化.对刻蚀后的薄膜在600℃后退火处理,能要在一定程度上恢复其表面形貌和结晶性.应用优化工艺制备BST薄膜阵列,采用剥离法将Au,Ni/Cr和Pt/Ti电极进行微图形化.最后,成功地制备了Au/Ni/Cr/BST/Pt/Ti/SiO2/Si结构的8×8元的红外探测器阵列.     

Preparation and characterization of PZT thick film enhanced by ZnO nanowhiskers for MEMS piezoelectric generators

A hybrid sol-gel route which was used to fabricate PZT thick film for MEMS piezoelectric generators was investigated. (100)-oriented Pb(Zr_(0.52)Ti_(0.48))O_3 thick films enhanced by ZnO nanowhiskers(ZnO_w) were successfully prepared on Pt/Cr/SiO_2/Si substrates via spin-coating ZnO_w suspension and PZT sol.The influences of film thickness on the microstructure and electrical properties of composite thick film were investigated.XRD results show that PZT composite thick films have(100)-oriented perovskite...     

氧气气氛下退火温度对BST薄膜结构及物理性能的影响

利用溶胶凝胶法在Pt/TiO2/SiO2/Si (001)衬底上制备了(～70 nm)的Ba0.6Sr0.4TiO3 (BST)薄膜,采用磁控溅射法构建了Pt/BST/Pt/TiO2/SiO2/Si (001)电容器,研究了在氧气气氛中不同退火温度对BST薄膜结构及物理性能的影响.结果发现,650℃退火样品具有良好的结...     

多次微量蒸发技术制取锆钛酸铅薄膜

介绍多次微量技术制取锆钛酸铅薄膜。ＸＲＤ分析表明：经高温退火处理后的薄膜呈与源材料一致的钙钛矿结构,增加退火时间能减少残存Ｐｂ３Ｏ４的数量;电滞回线检测表明,薄膜具有铁电特性。     

PZT薄膜界面分层破坏的内聚力模拟

实验测试表明,单晶硅基板上磁控溅射沉积的多层薄膜材料Cr/PZT/PLT/Pt/Ti容易沿着Cr/PZT界面端开裂并发生分层破坏.我们在实验测试基础上,通过数值模拟计算与分析研究,确定了该薄膜界面的结合强度参数.模拟计算基于连续介质力学的内聚力模型,采用有限元方法来分析沿Cr/PZT界面的裂纹萌生和扩展过程.首先,将该界面表征为一个遵从指数或双线性内聚力模型本构关系的薄层.然后,通过与实测的断裂载荷、加载点的载荷-位移曲线校准的办法,确定出界面内聚法则参数.研究发现,内聚强度和内聚能是最为关键的内聚参数;双线性内聚力模型更适合于描述Cr/PZT界面破坏;与毫米量级厚度的薄膜材料相比,该多层薄膜材料中的Cr/PZT界面的内聚能较低,属于弱结合界面,沿着该界面的分层破坏为脆性断裂过程.本研究表明,宏观力学的内聚力模型同样适用于分析微米厚度薄膜的界面破坏问题.     

Relationship between local structure and phase transitions of a disordered solid solution

The Pb(Zr,Ti)O3 (PZT) disordered solid solution is widely used in piezoelectric applications owing to its excellent electromechanical properties. Six different structural phases have been observed for PZT at ambient pressure, each with different lattice parameters and average electric polarization. It is of significant interest to understand the microscopic origin of the complicated phase diagram and local structure of PZT. Here, using density functional theory calculations, we show that the distortions of the material away from the parent perovskite structure can be predicted from the local arrangement of the Zr and Ti cations. We use the chemical rules obtained from density functional theory to create a phenomenological model to simulate PZT structures. We demonstrate how changes in the Zr/Ti composition give rise to phase transitions in PZT through changes in the populations of various local Pb atom environments.