Au/PZT/p-Si结构铁电存储二极管的制备及其性能

采用准分子脉冲激光沉积 (PL D)工艺 ,制备了 Au/ PZT/ p- Si结构铁电存储二极管 .在氧气氛 35 0℃低温沉积、原位 5 30℃快速退火工艺条件下 ,获得了多晶纯钙钛矿结构的 Pb (Zr0 .5 2 Ti0 .48) O3(PZT)铁电薄膜 . PZT薄膜的铁电性能测试显示较饱和的、不对称的电滞回线 ,其剩余极化和矫顽场分别为 13μC/ cm2和 48k V/ cm.从C- V和 I- V特性曲线观察到源于铁电极化的回滞现象 ,记忆窗口约 1.1V,+4 V偏压下电流密度为 3.9× 10 - 6 A/cm2 .     

Au/PZT/BIT/p-Si结构铁电存储二极管I-V特性

采用脉冲激光沉积方法 (PL D)制备了 Au/ PZT/ BIT/ p- Si多层结构铁电存储二极管 .对铁电存储二极管的P- E电滞回线、I- V特性曲线分别进行了测试与分析 ,并对其导电行为及基于 I- V特性回滞现象的存储机理进行了讨论 .实验表明 ,所制备的多层铁电薄膜具有较高的剩余极化 (2 7μC/ cm2 )和较低的矫顽场 (4 8k V/ cm ) ,BIT铁电层有助于缓解 PZT与 Si衬底之间的界面反应和互扩散 ,减少界面态 ,与 Au/ PZT/ p- Si结构相比 ,漏电流密度降低近两个数量级 ,I- V特性曲线回滞窗口明显增大     

Au/PZT/BIT/p-Si结构铁电 存储二极管I-V 特性

采用脉冲激光沉积方法（PLD）制备了Au/PZT/BIT/p-Si多层结构铁电存储二极管.对铁电存储二极管的P-E电滞回线、I-V特性曲线分别进行了测试与分析,并对其导电行为及基于I-V特性回滞现象的存储机理进行了讨论.实验表明,所制备的多层铁电薄膜具有较高的剩余极化（27μC/cm2）和较低的矫顽场（48kV/cm）,BIT铁电层有助于缓解PZT与Si衬底之间的界面反应和互扩散,减少界面态,与Au/PZT/p-Si结构相比,漏电流密度降低近两个数量级,I-V特性曲线回滞窗口明显增大.     

PZT/LaNiO3/ LaAlO3结构制备及性能研究

利用激光脉冲法在LaAlO3衬底上沉积制备LaNiO3薄膜作为底电极材料,其上利用射频磁控溅射制备了PZT铁电薄膜。试验分析了LaNiO3表面结构和形貌,采用快速退火法在不同温度下对样品进行了热处理,发现在500℃即得到（100）取向、晶化完全的PZT薄膜,而性能测试表明,600℃下晶化的样品表现出非常优异的介电和铁电性能,电滞回线完全饱和而且形状对称,剩余极化和矫顽场分别为28.3μC/cm^2和54.1 kV/cm。     

PZT/LaNiO3/MgO多层结构制备及性能研究

利用激光脉冲法在MgO衬底上沉积制备LaNiO3(LNO)薄膜作为底电极材料,其上利用射频磁控溅射制备了锆钛酸铅(PZT)铁电薄膜。试验分析了LaNiO3表面结构和形貌,采用快速退火法在不同温度下对样品进行了热处理,发现在500℃即得到(110)取向、晶化完全的PZT薄膜。在5 V测试电压下发现650℃下晶化的样品表现出非常优异的介电和铁电性能,介电常数(rε,)和损耗(tanδ)分别达570和0.05,漏电流在10-9A量级,电滞回线完全饱和且形状对称,剩余极化强度(Pr)和矫顽场(Ec)分别为35.8μC/cm2和76.3 kV/cm。     

Au/BIT/PZT/BIT/p-Si(100)存储器

利用准分子激光原位淀积方法制备了BIT／PZT／BIT，PZT／BIT和BIT层状铁电薄膜，获得了电流密度－电压（I－V）回线和极化强度P－V电滞回线。在这三种结构中，Au/BIT/PZT/BIT/p-Si(100）结构的界面电位降、内建电压及频率效应是最小的。在电压转变电VT、饱和极化强度Ps及矫顽场Vc之间有三种关系，他们与I－V回线及P－V回线的关系相匹配，这种匹配关系使得以I－V回线操作的存储器将能够非挥发和非破坏读出及具有保持力。     

RF溅射法制备PZT铁电薄膜及其表征

采用对靶溅射法在SiO2/Si基板上沉积Pt/Ti底电极,用射频(RF)溅射法在Pt/Ti/SiO2/Si基板上制备了厚度约800 nm的PZT薄膜。XRD分析表明,Ar气氛中沉积,700℃下快速退火(RTA)20 min所得的PZT薄膜具有钙钛矿结构;SEM、AFM分析表明,该条件下所得薄膜的表面由平均粒径约219 nm的晶粒组成,较为均匀、致密。在1 kHz的测试频率下,PZT薄膜的介电常数为327.6,从电滞回线上可以得出,该PZT薄膜的矫顽场强为50 kV/cm,剩余极化强度和自发极化强度分别为10μC/cm2、13μC/cm2。     

化学溶液法制备PbZr0.5Ti0.5O3／La0.5Sr0.5CoO3铁电多层薄膜的结构和光学性质研究

采用金属有机化学液相沉积法在Si衬底上制备了La0.Sr0.5CoO3(LSCO)导电金属氧化物薄膜，采用溶胶－凝胶法在LSCO导电金属氧化物薄膜上沉积了PbZr0.5Ti0.5O3（PZT）铁电薄膜，X－射线测量结果表明在700℃的退火温度下制备的PZT／LSCO铁电多层薄膜呈（110）取向的钙钛矿结构，谢乐公式估算铁电薄膜的晶粒尺寸为50－80nm，原子力显微镜观察结果显示：薄膜表面平整，均方根粗糙度（RMS）小于5nm，用拉曼光谱测量表明PZT薄膜呈拉曼活性，椭圆偏振光谱仪用来表征薄膜在400－1700nm波长范围的光学性质，用洛仑兹模型来描述PZT和LSCO薄膜的光学性质，获得PZT和LSCO薄膜的折射率，消光系数等光学常数谱。     

PZT铁电场效应晶体管电学性能

采用磁控溅射法制备了(111)向择优的Pb(Zr0.52Ti0.48)O3(PZT)铁电薄膜,并结合半导体集成技术制备了金属/铁电/金属/多晶硅/绝缘层/Si衬底(MFMIS)结构的n沟道铁电场效应晶体管.研究了铁电场效应晶体管的C-V特性、I-V特性以及写入速度.顺时针的C-V滞回曲线和逆时针的Id-Vg滞回曲线表明,n沟道PZT铁电场效应晶体管具有极化存储性能和明显的栅极化调制效应,并且在-5V到 5V的Vg电压下从C-V和Id-Vg滞回曲线中都得到了2V的存储窗口.     

基于可控剥离技术的柔性PZT薄膜的制备及其铁电性质

可控剥离技术(CST)作为一种薄膜制备方式已被广泛应用于柔性领域,例如硅基柔性太阳电池等。首先采用溶胶-凝胶法先后在普通硅基底上制备镍酸镧(LaNiO3)缓冲层和锆钛酸铅(PZT)薄膜。通过X射线衍射仪(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)进行材料表征,发现PZT薄膜结晶良好,而且表面致密均匀,表明LaNiO3缓冲层有利于PZT薄膜的成膜。之后通过基于电镀镍方法的可控剥离技术实现了硅基底柔性PZT薄膜的制备。PZT薄膜弯曲之后,采用铁电测试仪测试了电滞回线。电滞回线表明该PZT薄膜的极化强度随着施加电压的增加而增大,而且随着电压的增加,电滞回线逐渐趋于饱和,饱和极化强度为38μC/cm~2。最终得出该柔性PZT薄膜不仅具有良好的机械性能,而且具有很好的铁电性能。     

PZT铁电场效应晶体管电学性能

采用磁控溅射法制备了(111)向择优的Pb(Zr0.52Ti0.48)O3(PZT)铁电薄膜,并结合半导体集成技术制备了金属/铁电/金属/多晶硅/绝缘层/Si衬底(MFMIS)结构的n沟道铁电场效应晶体管.研究了铁电场效应晶体管的C-V特性、I-V特性以及写入速度.顺时针的C-V滞回曲线和逆时针的Id-Vg滞回曲线表明,n沟道PZT铁电场效应晶体管具有极化存储性能和明显的栅极化调制效应,并且在-5V到+5V的Vg电压下从C-V和Id-Vg滞回曲线中都得到了2V的存储窗口.     

掺钕钛酸铋铁电陶瓷靶的研制

用添加晶种的方法制备了掺钕钛酸铋(BNT)铁电陶瓷靶材。通过XRD及SEM研究了烧结工艺对铁电陶瓷BNT晶相结构的影响,用RT66型铁电测试仪测定铁电材料BNT的电滞回线。结果表明,采用在800℃预烧、保温2h,1100℃烧结、保温12h的烧成工艺,所得的BNT铁电陶瓷具有良好的c轴取向,具有较好电滞回线(Pr-Ec)。在应用电压为5V,测试频率为1MHz下,BNT铁电陶瓷的剩余极化强度(Pr)及矫顽场强(Ec)可分别达到2.2×10–6C/cm2和5×103V/cm。     

基于原子力显微技术的PZT薄膜铁电性能研究

针对现有测试技术不能直接获得纳米尺度铁电薄膜电滞回线的问题,提出了将原子力显微镜与铁电分析仪连用的方法,研究了锆钛酸铅(PZT)薄膜样品的电滞回线.结果表明,应用铁电分析仪与原子力显微镜联用的测试技术能表征铁电薄膜的电滞回线,在无顶电极测试条件下,测试得到的电滞回线很不对称,且剩余极化值较大.     

睾酮对内皮细胞表达细胞因子的影响

针对现有测试技术不能直接获得纳米尺度铁电薄膜电滞回线的问题,提出了将原子力显微镜与铁电分析仪连用的方法,研究了锆钛酸铅(PZT)薄膜样品的电滞回线.结果表明,应用铁电分析仪与原子力显微镜联用的测试技术能表征铁电薄膜的电滞回线,在无顶电极测试条件下,测试得到的电滞回线很不对称,且剩余极化值较大.     

磁控溅射法制备PZFNT铁电薄膜的实验研究

采用RF磁控溅射法在12．7cm的PZT／Pt／Ti／SiO2／Si基片上制备了PZFNT薄膜，后处理采用快速退火工艺，对不同退火温度的薄膜进行了分析。实验结果表明，采用PZT缓冲层对PZFNT薄膜的性能有显著的影响，可明显降低PZFNT薄膜的晶化温度，提高其介电和铁电性能。在优化工艺条件下，可获得介电常数和损耗分别为1328和3.1％，剩余极化和矫顽场分别为29．8℃／cm^2和46kV／cm的铁电薄膜，该薄膜可望在铁电存储器和热释电红外探测器中得到应用。     

PZT铁电薄膜的低温原位生长

在溅射法预制备的LaNiO3/Si基片上,用射频溅射法在较低的衬底温度(235～310℃)和纯Ar气氛中原位生长Pb(Zr0.52Ti0.48)O3(PZT)薄膜.通过优化溅射功率、基片温度等工艺,最后在260℃的较低基片温度上成功制备出具有良好铁电性的PZT薄膜.使用X射线衍射(XRD)测试样品的结构,原子力显微镜观察其表面形貌,TD-88A标准铁电测试系统测试样品(Ar/PZT/LNO结构)的铁电性能.结果表明:(1)溅射功率110W,基片温度260℃时,原位沉积的PZT呈(111)、(200)取向;(2)上述工艺制备的PZT薄膜展现良好的铁电性,在5V测试电压时,其剩余极化为23.1uc/cm2,漏电流密度为1.34×10-4A/cm2.     

铁电薄膜Bi3.2Nd0.8Ti3O12的制备及其特性的研究

用脉冲激光淀积法成功地在p-Si底片上制备了高c轴取向的Bi3．2Nd0．8Ti3O12铁电薄膜，研究了薄膜的铁电性能及疲劳特性。研究表明，用钕Nd替代Bi的3．2Nd0．8Ti3O12薄膜具有较好电滞回线（P-E），在应用电压为10V，测试频率为1MHz下，其剩余极化（Pr）及矫顽场（E）分别达到27μC／cm^2和70kV／cm。更为重要的是，Au／Bi3．20Nd0.80Ti3O12／p-Si（100）电容在读／写开关次数达到10^10后仍表现出较好的抗疲劳特性。     

PZT薄膜电滞回线测试的数值补偿研究

通过Sawyer-Tower测试电路研究了铁电薄膜的电滞回线,发现薄膜漏电阻以及示波器输入电阻和电容的影响可能会使所测量的电滞回线发生形状扭曲或者使测量结果出现较大偏差,通过数值补偿方法重建了电荷平衡方程,并编制了相应的软件补偿程序。通过对溶胶-凝胶制备的PZT铁电薄膜的电滞回线测试表明,运用该数值补偿方法可以有效补偿薄膜漏电阻以及示波器输入电阻和电容对测试结果的影响,满足PZT铁电薄膜制备技术以及微机电系统中器件设计对薄膜性能测试的要求。     

SBT铁电薄膜及其脉冲准分子激光制备

采用脉冲准分子激光沉积法在Ｐｔ／Ｔｉ／ＳｉＯ２／Ｓｉ衬底上成功地制备了ＳＢＴ铁电薄膜，发现存在一个最佳沉积衬底温度约为４５０℃。在该温度下沉积的ＳＢＴ薄膜具有较饱和的方形电滞回线，其剩余极化Ｐｒ和矫顽电场Ｅｃ分别为８．４μＣ／ｃｍ２和５７ｋＶ／ｃｍ。     

去离子水清洗工艺对PZT铁电电容性能的影响

采用磁控溅射制备了结构为Pt/PZT/Pt/Ti/SiO2/Si的PZT铁电电容,并对样品用去离子水处理,通过测试其电滞回线以及漏电流,并结合XPS分析,研究了去离子水对PZT铁电电容的性能影响.结果表明,在去离子水清洗后,由于在PZT表面有吸附,PZT电容电滞回线沿电压轴发生漂移,电子势垒降低,漏电流增大,经过高温热...