BST薄膜的微结构研究

采用射频磁控溅射法在 Pt/Ti/SiO2/Si 衬底上制备了钛酸锶钡(BST)薄膜。利用 X 射线光电子能谱(XPS)、X射线衍射(XRD)分别研究了 BST 薄膜的成分、晶体结构。用优化的成膜工艺制备出成分与靶材基本一致,具有钙钛矿结构的 BST 多晶薄膜。利用扫描力显微镜中的压电模式(PFM)观察到了 BST 薄膜中的 a 畴和 c 畴,初步确定在 BST薄膜中多畴转变为单畴的临界尺寸为 28~33 nm。     

磁控溅射法制备BST铁电薄膜的实验研究

采用射频磁控溅射法在Si和Pt/TiOx/SiO2/Si衬底上沉积了(Ba0.65Sr0.35)TiO3铁电薄膜,研究了BST铁电薄膜微观结构和介电性能。实验结果表明:衬底温度在550℃,工作气压为2.0 Pa的溅射条件下沉积的BST薄膜,经750℃退火处理30 min后,形成了完整的钙钛矿相;与Si衬底相比,在Pt衬底上制备的BST薄膜晶粒更均匀、表面平整无裂纹。在室温、频率为100 kHz条件下薄膜的介电常数ε=353.8,介电损耗tanδ=0.012 8。介电温谱结果表明制备的(Ba0.65Sr0.35)TiO3铁电薄膜居里温度在5.0℃左右。     

钛酸锶钡(BST)薄膜的XPS研究

采用射频磁控溅射法在Pt／Ti／SiO2／Si衬底上制备了BaxSr1-xTiO3(BST)薄膜,对BST／Pt／Ti／SiO3／Si结构进行了XPS深度分析。研究结果表明：制备的BST薄膜内部化学成分基本一致;氧缺位在薄膜体内比表面更严重)Pt底电极向薄膜、衬底之间扩散,BST／Pt及Pt／SiO2之间存在明显的界面过渡层。     

BST薄膜的残余应力分析

采用射频磁控溅射在Pt/Ti/SiO2/Si(100)衬底上制备了钛酸锶钡(BST)薄膜,利用气氛炉对薄膜进行晶化处理,晶化后薄膜的应力采用XRD表征。研究其残余应力随晶化温度变化的趋势。结果表明:在550,650,700℃晶化后的BST薄膜宏观残余应力表现为压应力,且随着晶化温度的升高,呈线性变大。     

应用于FRAM的集成铁电电容的研究

集成铁电电容的制备是铁电存储器的关键工艺之一。该文采用射频(RF)磁控溅射法在Pt/Ti/SiO2/Si制备Pb(Zr,Ti)O3(PZT)薄膜,上下电极Pt采用剥离技术工艺制备,刻蚀PZT薄膜,形成Pt/PZT/Pt/Ti/SiO2/Si集成电容结构,最后高温快速退火。结果表明,这种工艺条件可制备性能良好的铁电电容,符合铁电存储器对铁电电容的要求。     

快速退火对Pt/BST/Pt电容器结构和性能的影响

采用脉冲激光沉积(PLD)法在Pt/Ti/SiO2/Si(001)基片上制备了Ba0.6Sr0.4TiO3(BST)薄膜,对Pt/BST/Pt电容器在空气中进行400℃快速退火(RTA)处理,研究了快速退火对Pt/BST/Pt电容器的结构和性能的影响。结果表明:快速退火虽然对BST薄膜的结晶质量影响较小,但却极大改善了Pt/BST/Pt电容器的电学性能。当测试频率为100kHz、直流偏压为0V时,介电损耗从快速退火前的0.07减小到0.03,介电常数和调谐率略有增加。快速退火后负向漏电流过大现象得到了明显抑制,正负向漏电流趋于对称,在300×103V/cm电场强度下,漏电流密度为4.83×10–5A/cm2。     

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。     

射频磁控溅射制备钛酸锶钡薄膜的研究进展

综述了射频磁控溅射制备钛酸锶钡(BST)薄膜的国内外研究动态,详细阐述了溅射工艺参数(电极、溅射气压、氧分压、温度)对BST薄膜微结构和电性能的影响,提出了射频磁控溅射制备BST薄膜中亟待解决的问题。     

溅射法制备BST纳米薄膜电学性能的研究

采用射频磁控溅射与微细加工技术,制得Cu/BST/Pt/Ti/SiO2/Si的MIM(金属-绝缘体-金属)微电容结构。研究了不同退火时间、薄膜厚度对钛酸锶钡(BST)纳米薄膜介电常数和漏电流密度的影响,结果表明,随着退火时间的延长,BST纳米薄膜结晶度提高,介电常数增加,退火30 min的纳米薄膜具有最高的介电常数和较小的漏电流密度。同时还得出介电常数随薄膜厚度的减少而减少,在0.1 MV/cm下,90 nm和50 nm薄膜的漏电流密度分别为5.35×10-8A/cm2和6×10-6A/cm2。     

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。