金属/SiO2/Si基Bi4Ti3O12铁电薄膜的J-V特性

采用sol-gel方法在Pt/Ti/SiO2/Si衬底上制备了Bi4Ti3O12铁电薄膜。测试了其在直流电场下流过铁电薄膜的漏导电流J-V特性。测量结果显示正向漏电流明显小于负向漏电流。并讨论了金属–铁电薄膜所形成的整流接触特性,以及金属/SiO2/Si基Bi4Ti3O12铁电薄膜系统在不同电压范围(0~±6V)的导电机制。     

Si基Bi_4Ti_3O_(12)薄膜电滞回线及铁电性能的研究

采用溶胶-凝胶(Sol-Gel)法直接在p-Si衬底上制备生长Bi4Ti3O12铁电薄膜,研究了Ag/Bi4Ti3O12/p-Si异质结电滞回线的特征及Bi4Ti3O12薄膜的铁电性能。空间电荷层的存在使Si基Bi4Ti3O12铁电薄膜呈不对称的电滞回线并导致薄膜的极化减弱。退火温度同时影响了薄膜的晶粒尺寸和薄膜中的载流子浓度,而这两种因素对铁电性能的影响是相反的。Bi4Ti3O12薄膜的铁电性能随退火温度的变化是两种因素共同作用的结果。     

(Bi,Yb)4Ti3O12薄膜退火研究

采用溶胶-凝胶旋涂法在Pt(111)/Ti/SiO2/Si(100)基底上成功地沉积出(Bi,Yb)4Ti3O12[Bi3.4Ybo.6Ti3O12,BYT]铁电薄膜.系统地研究了退火温度对BYT铁电薄膜的晶体结构、表面形貌以及铁电性能(剩余极化强度)的影响.揭示了退火温度对BYT薄膜的晶体结构、表面形貌以及铁电性能有着明显的影响,给出了最佳退火温度为700℃左右.     

Si基Bi4Ti3O12薄膜电滞回线及铁电性能的研究

采用溶胶-凝胶(Sol—Gel)法直接在p—Si衬底上制备生长Bi4Ti3O12铁电薄膜，研究了Ag／Bi4Ti3O12／p—si异质结电滞回线的特征及Bi4Ti3O12薄膜的铁电性能。空间电荷层的存在使Si基Bi4Ti3O12铁电薄膜呈不对称的电滞回线并导致薄膜的极化减弱。退火温度同时影响了薄膜的晶粒尺寸和薄膜中的载流子浓度，而这两种因素对铁电性能的影响是相反的。Bi4Ti3O12薄膜的铁电性能随退火温度的变化是两种因素共同作用的结果。     

溶胶—凝胶法制备掺镧钛酸铋铁电薄膜

利用溶胶-凝胶法在Si（100）及Pt/Ti/Si（100）衬底上制备了Bi3.5La0.5Ti3O12(BLT-5）铁电薄膜,研究了在不同退火条件下BLT-5薄膜的结晶性能。经650℃、30min退火处理的BLT-5铁电薄膜的矫顽场Et=67kV/cm,剩余极化强度Pt=11.2μC/cm∧2,BLT-5铁电薄膜呈现较好的抗疲劳特性,可望用于制备高容量铁电随机存取存储器。     

PLT/PbO铁电薄膜的制备及性能研究

采用射频磁控溅射技术,在室温溅射、后续退火条件下,以PbO为过渡层,在Pt(111)/Ti/SiO2/Si(100)衬底上制备出具有完全钙钛矿结构的(Pb0.90La0.10)Ti0.975O3(PLT)铁电薄膜;比较了在Pt(111)/Ti/SiO2/Si(100)衬底上有无PbO过渡层的PLT薄膜的微结构和铁电性能。实验结果表明,在Pt(111)/Ti/SiO2/Si(100)衬底上增加PbO过渡层提高了PLT薄膜的相纯度,并且所制备的PLT/PbO/Pt(111)/Ti/SiO2/Si(100)薄膜具有优良的介电和铁电性能,其剩余极化强度Pr为21.76μC/cm2,室温热释电系数p为2.75×10-8C/cm2.K。     

TiO_2对BIT薄膜的微观结构和铁电性能的影响

用sol-gel法先后分别在ITO/石英衬底上制备了Ti O2缓冲层和Bi4Ti3O12铁电薄膜层。研究了Ti O2缓冲层对BIT铁电薄膜结构和铁电性能的影响。结果表明:Ti O2层加入后BIT薄膜呈现出(117)择优取向,降低了BIT薄膜成核所需要的能量,促进了晶粒的生长,使得薄膜更加致密。当ITO基底与BIT薄膜之间加入40nm厚的Ti O2层,能够得到26.99μC/cm2的剩余极化值。     

Bi4Ti3O12栅Si基铁电场效应晶体管特性研究

采用溶胶 -凝胶工艺制备了 Si基 Ag/Bi4 Ti3O1 2 栅铁电场效应晶体管。研究了 Bi4 Ti3O1 2 铁电薄膜厚度、栅宽 /长比等器件结构参数对性能的影响。研究表明 :铁电场效应晶体管的阈值电压、击穿场强和剩余极化等并不随 Bi4 Ti3O1 2 薄膜厚度的增加而线性变化 ,跨导和漏 -源电流在不同的栅宽 /长比范围变化趋势不同 ,当Bi4 Ti3O1 2 厚度为 2 0 0～ 40 0 nm、Wg/Lg 取 1～ 2时 ,器件可获得较好的综合性能 ,不同栅压变化过程的 Isd-Vsd特性曲线并不重合 ,表明该器件具有源于铁电薄膜极化的场效应特性。     

硅硼玻璃相对Bi3.15La0.75Ti3O12铁电薄膜性能的影响

采用加入硅硼玻璃相的溶胶-凝胶(Sol-Gol)技术,以无机物为原料,在低温下成功制备了Pt/Ti/SiO2/Si衬底上Bi3.15La0.75Ti3O12(BLT)铁电薄膜.XRD、AFM分析及电学性能的测i式结果表明,600～650℃退火处理的加入硅硼玻璃相BLT铁电薄膜具有单一的层状钙钛矿结构;薄膜表面平整无裂纹、致密,薄膜为多晶生长;其剩余极化强度(2Pr)为27.09 μC/cm2,矫顽场E约为53.1 kV/cm;室温下,在测试频率为1 MHz,经1.0×1011极化反转后,剩余极化值下降约10%,具有良好的抗疲劳特性;薄膜的漏电流密度低于9×10-10 A/cm2.玻璃相提高了薄膜的致密度和抗疲劳特性,降低了薄膜的漏电流密度,对剩余极化强度影响有限.     

Sol-Gel法制备Bi4Ti3O12薄膜及其性能研究

采用溶胶-凝胶(Sol-Gel)法在Pt/Ti/SiO2/Si衬底上制备了Bi4Ti3O12(BTO)铁电薄膜,利用X-射线衍射仪(XRD)和原子力显微镜(AFM)对其晶格结构和表面形貌进行了表征,制备的BTO薄膜具有单一的钙钛矿晶格结构和表面平整致密。对700℃退火的BTO薄膜进行了铁电性能和疲劳特性测试,在测试电压为6 V时,剩余极化值2Pr约为12.5μC/cm2,矫顽电场2Ec约为116.7 kV/cm;经1×109次极化反转后,剩余极化值下降了24%,对其疲劳机理进行了探讨。     

钛酸铋薄膜的室温脉冲激光沉积研究

在室温下,采用脉冲激光沉积（ＰＬＤ）技术在７．６２ｃｍＰｔ／Ｔｉ／ＳｉＯ２／Ｓｉ（１００）衬底上制备了钛酸铋（Ｂｉ４Ｔｉ３Ｏ１２）薄膜。Ｂｉ４Ｔｉ３Ｏ１２薄膜的厚度和组分均匀性采用卢瑟福背散射（ＲＢＳ）和扩展电阻技术（ＳＲＰ）来分析、表征;采用Ｘ射线衍射（ＸＲＤ）技术研究了薄膜的退火特性。研究发现单独用常规退火或快速退火热处理的Ｂｉ４Ｔｉ３Ｏ１２薄膜中较容易出现Ｂｉ２Ｔｉ２Ｏ７杂相;而采用常规退火和快速退火相结合的方法,较好地解决了杂相出现的问题,得到相结构和结晶性完好的Ｂｉ４Ｔｉ３Ｏ１２薄膜。透射电子显微镜实验和扩展电阻实验表明,室温下制备的Ｂｉ４Ｔｉ３Ｏ１２薄膜具有良好的表面和界面特性。     

Structural and electrical investigation of BLT films deposited at different times using electron beam evaporation technique

Thin films Bi4Ti3O12 (BLT) were deposited using electron beam evaporation on silicon substrate at several times, also on AlN/Si and SiO2/Si substrates. Thin films morphology and thickness were measured via scanning electron microscopy (SEM). The crystallography was studied using X-ray diffraction (XRD) technique for films which have a (0010) preferred orientation in all substrate types. The capacitance values were contingent on frequency value in C-V measurement. The ferroelectric characterization was investigated for BLT film deposited on isolator layer (SiO2 or AlN) for Al/Bi4Ti3O12/SiO2/Si devices. Memory effect value varied from 1 V to 3 V depending on the thin films isolator on substrate.     

Bi3．25La0．75Ti3O12超薄铁电薄膜的光学性质研究

采用化学溶液沉积法在Pt／Ti／SiO2／Si衬底上制备了厚度小于100nm的Bi3.25La0.75Ti3O12(BLT)铁电薄膜，测量了光子能量为2～4．5eV的紫外可见椭圆偏振光谱．根据经典的电介质光学色散关系和五相结构模型，拟合获得薄膜在透明区和吸收区的光学常数、表面粗糙度、薄膜与衬底界面层以及BLT薄膜的厚度．薄膜在透明区的折射率色散关系可以通过单电子Sellmeier模型成功地进行解释．最后，根据Tauc’s法则，得到Bi0.25La0.7Ti3O12薄膜的直接禁带宽度为3．96eV．     

预退火气氛对BDT铁电薄膜性能的影响

介绍了溶胶-凝胶法制备掺Dy元素的Bi4Ti3O12(Bi3.4Dy0.6Ti3O12,BDT)薄膜的工艺过程,并研究了不同预退火气氛对沉积在Pt/Ti/SiO2/Si基片上的BDT薄膜铁电性能的影响。空气中的预退火,薄膜中的H,C等有机成分分解不彻底,有部分残留在薄膜中;而O2气氛下的预退火,由于O2充足,薄膜中的有机成分可以完全分解。退火过程中BDT薄膜晶粒的生长和取向可以受到残留的有机成分的影响,进而对BDT薄膜的铁电性有较为显著的影响。在外加400kV/cm的电场时,空气中预退火的BDT薄膜的剩余极化(2Pr)值和矫顽场(Ec)分别为26.37μC/cm2和114.2kV/cm,而O2气氛下预退火的BDT薄膜的2Pr和Ec分别为36.28μC/cm2和113.6kV/cm,表明O2气氛下预退火可显著提高BDT薄膜的剩余极化值,改善其铁电性能。     

PLD法制备高介电调谐率的纳米晶BZT薄膜

用脉冲激光沉积工艺制备了Ba(ZrxTi1-x)O3(x=0.25,0.30简称BZT25和BZT30)介电薄膜。在650℃原位退火10 min,薄膜为(111)取向柱状生长的晶粒,取向度分别为0.45和0.75。BZT25和BZT30薄膜的平均晶粒尺寸分别为50 nm和60 nm。在室温、1 MHz和3×105 V/cm条件下,BZT25的最大εr和调谐率分别达到563和65%,BZT30的最大εr和调谐率分别达到441和57%。薄膜为(111)取向生长,主要是基于薄膜与底电极Pt界面层立方相结构Pt3Ti的诱导,即(111)Pt3Ti和(111)BZT的晶格匹配。     

PLZT薄膜的结构、介电与光学性能的研究

以硝酸镧、醋酸铅、钛酸丁酯和异丙醇锆为原料，乙二醇甲醚作溶剂。用简单的溶胶一凝胶法和快速退火工艺在Si(111)、石英和Pt／Ti／SiO2／Si(100)基片成功地制备出了高度多晶和(111)取向生长的(Pb，La)(Ti，Zr)O3(PLZT)薄膜。用原子力显微镜分析了薄膜的表面形貌；测试了薄膜的铁电和介电特性。PLZT薄膜的剩余极化强度和矫顽场分别为10．3μC／cm^2和36kV／cm；在100kHz，薄膜的介电常数和损耗因子分别为682和0．021。生长在石英基片上的薄膜具有好的透光性，当波长高于360nm，其透过率高达72％。     

(Bi3.7Dy0.3)(Ti2.8V0.2)O12铁电薄膜的制备及退火影响

铁电材料在铁电存储器等领域具有良好的应用前景,受到极大的关注,其中铋层状铁电薄膜因为其良好的铁电性,得到了广泛的研究.采用溶胶-凝胶法在Pt(111)/Ti/SiO2/Si(100)基底成功沉积出(Bi3.7Dy0.3)(Ti2.8V0.2)O12(BDTV)的A、B位同时掺杂的铁电薄膜,发现这种双掺能够显著改善薄膜的铁电性.研究了650～800℃不同退火温度下,BDTV铁电薄膜的铁电性能、晶体结构及表面形貌变化.通过SEM分析发现,温度为750℃时,薄膜的颗粒生长较好,薄膜的铁电性能最佳.     

(Bi,Yb)4Ti3O12铁电薄膜的制备

采用稀有金属镱元素对钛酸铋进行掺杂,以期获得性能较好的(Bi,Yb)4Ti3O12铁电薄膜.采用溶胶-凝胶旋涂法在p型Si(100)基底上成功地沉积出(Bi34,Yb06)Ti3O12[BYT]铁电薄膜.用X射线衍射法对其结构及其成份进行了表征,用铁电分析仪(RT66A)测试了其铁电性.并就影响BYT薄膜铁电性能的因素进行了分析.     

飞秒脉冲激光沉积Si基a轴择优取向的钛酸铋铁电薄膜

在钛酸铋(Bi4Ti3O12)薄膜的制备过程中容易获得晶粒c轴垂直于基片表面的薄膜,而压电和铁电存储器主要利用a轴的自发极化分量,因而制备a轴择优取向的Bi4Ti3O12铁电薄膜具有特别的意义。采用飞秒脉冲激光作用在钛酸铋陶瓷靶上,采用Si(111)作为衬底,制备了a轴择优取向的钛酸铋薄膜。采用X射线衍射(XRD)的薄膜附件和场发射扫描电镜(FSEM)研究了薄膜的结构和形貌;采用傅里叶红外光谱仪测量了室温(20℃)下在石英基片上沉积的样品的光学特性;室温下沉积的钛酸铋薄膜呈c轴择优取向,晶粒的平均大小为20 nm,其光学禁带宽度约为1.0 eV。在500℃沉积的钛酸铋薄膜呈a轴择优取向,晶粒大小在30~300 nm之间,薄膜的剩余极化强度Pr为15μC/cm2,矫顽力Er为48 kV/cm。     

Bi_(3.5)Yb_(0.5)Ti_3O_(12)铁电薄膜的制备及性能

采用溶胶-凝胶(Sol-Gel)法在Pt(111)/Ti/SiO2/Si(100)基片上淀积了Bi3.5Yb0.5Ti3O12(BYT)铁电薄膜,研究了在不同退火温度下形成的BYT薄膜的微观结构以及铁电性能方面的区别。结果发现,在610,660,710和760℃不同温度下退火的BYT薄膜的结晶度不同,退火温度越高的BYT薄膜,其结晶度越高。并且发现,BYT薄膜的剩余极化值(2Pr)在710℃以下随退火温度增高而增大,在710℃达到最大;在外加400kV/cm电场时2Pr为36.7μC/cm2,然后随退火温度上升又有所下降。