退火工艺对钛酸锶钡薄膜结构的影响

采用射频磁控溅射在Pt/Ti/SiO2/Si(100)衬底上制备Ba0.6Sr0.4TiO3(BST)铁电薄膜,在500~750℃之间对薄膜快速退火。XRD分析表明:500℃时BST薄膜开始晶化为ABO3型钙钛矿结构,温度越高结晶越完整,晶粒越大。理论计算表明,薄膜在低温退火后无择优取向,高温退火后在(111)、(210)晶面有择优取向。退火气氛、保温时间、循环次数等因素对薄膜晶粒大小无明显影响,但对表面粗糙度和结晶程度影响较大。     

氧退火对钛酸锶钡薄膜介电常数的影响

采用氩离子束镀膜技术和硅平面工艺,在SiO2/Si衬底上淀积钛酸锶钡 (Ba1-xSrxTiO3)薄膜,研究在氧气氛中不同温度和时间的退火对薄膜的介电常数的影响。实验结果表明,在退火温度为600℃时,随着氧退火时间的增加,钛酸锶钡薄膜的相对介电常数减小;而在退火时间为30 min时,随着退火温度的增加,钛酸锶钡薄膜的相对介电常数增加。微观结构分析和极化理论解释了这一现象。     

InN薄膜的退火特性

对InN薄膜在氨气氛下的高温退火行为进行了研究.利用XRD,SEM和XPS对样品进行了分析.结果表明,InN薄膜的结晶质量和表面形貌并不随退火温度单调变化.由于高温退火时N原子的挥发,剩下的In原子在样品表面聚集形成In颗粒.当退火温度高于425℃时,In原子的脱吸附作用增加,从而导致样品表面的In颗粒在退火温度高于425℃时逐渐减少.XRD和SEM结果表明In颗粒密度最高的样品具有最差的结晶质量.这种现象可能是由于In颗粒隔离了其下面的InN与退火气氛的接触,同时,金属In和InN结构上的差异也可能在InN中导致了高密度的结构缺陷,从而降低了InN薄膜的结晶质量.     

XRD对ZnO 薄膜生长条件和退火工艺的优化

利用等离子体MOCVD设备在(001)蓝宝石上生长了ZnO薄膜。通过对在不同条件下生长的薄膜样品X射线衍射的测量和分析,优化了薄膜的生长条件,长出了半高宽仅为0.15°的单一取向的高质量ZnO薄膜,并发现生长过程中多次退火或掺氮在薄膜中引入了张应力,而生长结束后一次退火却引入了压应力。     

退火温度对ZnO薄膜结构和发光性能的影响

采用常压金属有机物化学气相淀积法在(0001)Al2O3衬底上生长出高质量ZnO单晶膜,在空气中进行了710～860℃不同温度的退火处理.用X射线双晶衍射、光致发光法研究了退火温度对ZnO薄膜的结构、发光性能的影响.ZnO(002)面X射线双晶ω扫描曲线的半高宽(FWHM) 随退火温度的升高变小,770℃后基本保持不变,ZnO(102)面双晶ω扫描曲线的FWHM一直变小.770℃退火后ZnO样品X射线ω-2θ扫描曲线中出现ZnO2(200)衍射峰.同时,光致发光测试表明,随着退火温度升高,带边发光强度减弱,与深能级有关的绿带发光出现并逐渐增强.通过ICP刻蚀,去除退火后样品的表面层,ω-2θ扫描曲线中ZnO2(200)衍射峰和PL谱中绿带发光均消失,表明ZnO2相和深能级缺陷在样品表面.     

退火温度对ZnO薄膜结构和发光性能的影响

采用常压金属有机物化学气相淀积法在(0001)Al2O3衬底上生长出高质量ZnO单晶膜,在空气中进行了710～860℃不同温度的退火处理．用X射线双晶衍射、光致发光法研究了退火温度对ZnO薄膜的结构、发光性能的影响．ZnO（002）面X射线双晶ω扫描曲线的半高宽(FWHM) 随退火温度的升高变小,770℃后基本保持不变,ZnO（102）面双晶ω扫描曲线的FWHM一直变小．770℃退火后ZnO样品X射线ω-2θ扫描曲线中出现ZnO2（200）衍射峰．同时,光致发光测试表明,随着退火温度升高,带边发光强度减弱,与深能级有关的绿带发光出现并逐渐增强．通过ICP刻蚀,去除退火后样品的表面层,ω-2θ扫描曲线中ZnO2（200）衍射峰和PL谱中绿带发光均消失,表明ZnO2相和深能级缺陷在样品表面．     

退火对ZnO薄膜结构及缺陷的影响

采用射频反应磁控溅射法在Si(111)基片上制备了高度c轴择优取向的ZnO薄膜,采用X线衍射(XRD)、X线光电子能谱(XPS)分析方法研究了退火对ZnO薄膜结构及缺陷的影响.结果表明,随着退火温度的上升,薄膜的择优取向及取向一致性更好,晶化程度增高,晶粒尺寸变大.退火使更多的Zn间隙原子回到晶格位置,并弥补薄膜中氧的...     

生长温度对ZnO薄膜性能的影响

采用常压金属有机化学气相沉积技术在Al2O3(0001)衬底上生长出高质量的ZnO薄膜.用X射线双晶衍射ω和θ-2θ扫描、室温光致发光研究了不同生长温度对ZnO薄膜的结构、发光性能的影响.结果表明,随着生长温度的升高,ZnO薄膜的c轴晶格常数逐渐增大,a轴晶格常数逐渐变小,同时带隙相应逐渐增大.     

生长温度对ZnO薄膜性能的影响

采用常压金属有机化学气相沉积技术在Al2O3(0001)衬底上生长出高质量的ZnO薄膜.用X射线双晶衍射ω和θ-2θ扫描、室温光致发光研究了不同生长温度对ZnO薄膜的结构、发光性能的影响.结果表明,随着生长温度的升高,ZnO薄膜的c轴晶格常数逐渐增大,a轴晶格常数逐渐变小,同时带隙相应逐渐增大.     

相对介电常数大于100的BST(钛酸锶钡)薄膜

南京电子器件研究所采用 RF磁控溅射法成功研制出室温下相对介电常数高于 1 0 0的 BST薄膜。采用具有自主知识产权的工艺技术制作了大直径 BST溅射靶材 ,用这种靶材制作 Pt/BST/Pt薄膜电容 ,在 Si/Si O2 衬底上溅射 BST,其膜厚典型值 2 80 nm。该技术采用了在 RF磁控溅射 BST时     

退火对BST薄膜光学特性影响的研究

利用射频磁控溅射在硅和石英基片上制备了Ba0.6Sr0.4TiO3(BST)薄膜。并用气氛炉和快速晶化炉对其进行退火,比较了退火前后的XRD谱和光致发光光谱,结果表明,退火后,氧缺位减少,发光光谱在紫外区的峰位发生红移,在可见光区的峰位却发生蓝移,荧光峰半高宽变窄。同时,透射光谱表明,薄膜的禁带宽度变窄。     

BST铁电薄膜的制备及介电性能研究

通过射频磁控溅射法,采用高温溅射、低温溅射高温退火两种不同的工艺制备了钛酸锶钡(BST)薄膜。分析两种不同的工艺对BST薄膜的结构、微观形貌及介电性能的影响。采用X线衍射(XRD)分析了样品的微观结构。采用扫描电镜(SEM)和台阶仪分别测试了样品的微观形貌和表面轮廓。通过能谱分析(EDS)得到了薄膜均一性的情况。最后通过电容-电压(C-V)曲线测试得到BST薄膜的介电常数偏压特性。结果表明,与低温溅射高温退火工艺制备的BST薄膜相比,高温溅射制备的BST薄膜结晶度好,致密性高,表面光滑,薄膜成分分布较均一。因此,采用高温溅射得到的BST薄膜性能较好。在频率300 kHz时,采用高温溅射制备的BST薄膜介电常数为127.5～82.0,可调谐率为23.86%～27.9%。     

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。     

sol-gel法制备的BST薄膜的晶化行为研究进展

重点综述了前驱体、基片和热处理工艺等因素对sol-gel法制备的钛酸锶钡BST(Ba1-SrxTiO3)铁电薄膜的晶x化行为及介电性能的影响,并从动力学和热力学角度进行了解释,进而提出一些实用措施:选用低温分解的羧酸盐和加有螯合剂的钛醇盐作原料、采用与BST晶格匹配度好的基片、提高升温速率、加入晶种或理想的添加剂等,来消除或减弱中间相的影响以实现低温下高介电性能的BST薄膜的sol-gel制备;最后,提出了研究中需进一步解决的课题。     

非致冷钛酸锶钡铁电薄膜红外探测器

采用半导体微机械(Micro-Electro-Mechanical System,MEMS)技术制备了具有热隔离微桥的8×8元非致冷Ba0.8Sr02TiO3薄膜红外探测器列阵原型器件.热释电性能优良的Ba0.8Sr0.2TiO3薄膜是使用浓度为0.05M的前躯体溶液、采用Sol-Gel制备的.在5～30℃的温度范围内,Ba0.8Sro2TiO3薄膜的热释电系数大于20nC/cm2K,在16.8℃处达到最大值41.3 nC/cm2K.在19℃的环境温度下,使用500 K黑体作为红外辐射源,测得10 Hz调制频率下,探测单元的探测率D*为5.9 × 107cmHz1/2W-1.对器件结构的进一步改进和测试条件的进一步改善可望获得更高的探测率.     

铁电PLZT薄膜退火工艺的研究

在无氧气氛下，采用射频磁控溅射法制备了ＰＬｚＴ系列薄膜，对原位溅射薄膜进行了快速退火及常规退火处理，深入研究了退火工艺对铁电薄膜结构与性能的影响。认为采用常规退火工艺处理无氧溅射的薄膜时，铁电薄膜具有更好的晶体结构和铁电性能。     

Enhanced Dielectric and Crystalline Properties in Ferroelectric Barium Titanate Thin Films

A chemical solution synthesis technique incorporating barium titanate and a high‐temperature liquid phase is developed. In a temperature range conventional to thin‐film growth, the presence of the liquid phase dramatically enhances grain growth, densification, and overall crystalline quality. By controlling the liquid‐phase stoichiometry and molar fraction, thin films with grain sizes greater than 10 μm that pronounce X‐ray peak splitting, low loss, and permittivity values in excess of 3000 at room temperature can be produced. These properties are comparable, and in some cases superior, to those observed in well‐prepared bulk barium titanate. As such, the historical difficulty in reproducing bulklike properties in polycrystalline barium titanate is overcome. These results have broad implications for the expanded use of ferroelectric thin films by demonstrating bulk properties in thin layers and by providing a means of achieving these properties with low thermal budgets.     

射频磁控溅射法制备BST薄膜及性能研究

采用射频磁控溅射法制备了钛酸锶钡薄膜材料,研究了薄膜的晶体结构和微观形貌,测试了其偏压特性曲线和电滞回线。初步探讨了εr-E曲线、电滞回线发生平移的原因：上下电极与钛酸锶钡薄膜间的界面势垒不对称。     

工作压强和退火温度对SiC薄膜结构的影响

用双射频共溅射和溅射后退火的方法在单晶Si(111)衬底上制备了SiC薄膜。利用X射线衍射仪(XRD)、扫描电镜(SEM)及原子力显微镜(AFM)分析了样品的物相组成、形貌和结构。研究发现,此种方法制备得到8H-SiC薄膜,在1.5～3Pa时增大工作压强有利于SiC薄膜退火之后结晶,同时薄膜沉积速率降低,使生长变致密,粗糙度减小,薄膜表面趋于平滑。对SiC薄膜进行850、1000、1150℃退火,结果表明,适当升高退火温度有利于提高薄膜的结晶质量和晶化程度,提高薄膜的致密度,降低薄膜中的缺陷密度。     

Low-Dielectric-Loss Barium Strontium Titanate Thin Films with MgO Buffer Layer for Tunable Microwave Devices

The dielectric and microwave properties of Ba_0.6Sr_0.4TiO₃ (BST60) thin films with a MgO buffer layer deposited on Al₂O₃ substrates were investigated. Insertion of the MgO buffer layer is demonstrated to be an effective approach to fabricate low-dielectric-loss BST thin films. x-Ray pattern analysis indicates that the thin films exhibit good crystalline quality with a pure perovskite phase and that insertion of the MgO buffer layer does not change the crystal structure of BST. The nonlinear dielectric properties of the BST films were measured by using an interdigital capacitor (IDC). At room temperature, the tunability of the BST films with a MgO buffer layer was 24.1% at a frequency of 1 MHz with an applied electric field of 80 kV/cm. The dielectric loss of the BST thin films is only 0.005 to 0.007 in the frequency range from 20 Hz to 2 MHz, the same as for BST films prepared on single-crystal MgO substrates. The microwave dielectric properties of the BST thin films were also measured by a vector network analyzer from 50 MHz to 10 GHz.