Sr(Zr_(0.1)Ti_(0.9))O_3缓冲层厚度对PZT薄膜结晶及性能的影响

采用sol-gel法制备了具有Sr(Zr0.1Ti0.9)O3缓冲层的PbZr0.52Ti0.48O3(PZT)薄膜,研究了缓冲层厚度对样品结晶和性能的影响。结果表明,较薄缓冲层会诱导PZT薄膜的(111)择优取向,添加单层缓冲层(约20nm)使其(111)取向度提高到90%;较厚缓冲层会抑制PZT薄膜的(111)择优取向,添加四层缓冲层(约80nm)使其(111)取向度降低到9%;缓冲层厚度对样品电性能有显著影响,其剩余极化强度由无缓冲层时的26.8×10–6C/cm2增加到缓冲层厚度约为20nm时的38.8×10–6C/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。     

以金属为缓冲层在Si(111)上分子束外延GaN及其表征

用电子束蒸发方法在Si(111)衬底上蒸发了Au/Cr和Au/Ti/Al/Ti 两种金属缓冲层,然后在金属缓冲层上用气源分子束外延(GSMBE)生长GaN. 两种缓冲层的表面都比较平整和均匀,都是具有Au(111)面择优取向的立方相Au层. 在Au/Cr/Si(111)上MBE生长的GaN,生长结束后出现剥离. 在Au/Ti/Al/Ti/Si(111)上无AlN缓冲层直接生长GaN,得到的是多晶GaN;先在800℃生长一层AlN缓冲层,然后在710℃生长GaN,得到的是沿GaN(0001)面择优取向的六方相GaN. 将Au/Ti/Al/Ti/Si(111)在800℃下退火20min,金属层收缩为网状结构,并且成为多晶,不再具有Au(111)方向择优取向.     

以金属为缓冲层在Si(111)上分子束外延GaN及其表征

用电子束蒸发方法在Si(111)村底蒸发了Au/Cr和Au/Ti/AI/Ti两种金属缓冲层,然后在金属缓冲层上用气源分子束外延(GSMBE)生长GaN.两种缓冲层的表面部比较平整和均匀,都是具有Au(111)面掸优取向的立方相Au层.在Au/Cr/Si(111)上MBE生长的GaN,生长结束后出现剥离.在Au/Ti/Al/Ti/Si(111)上无AIN缓冲层直接生长GaN,得到的是多品GaN;先在800℃生长一层AIN缓冲层,然后在710℃生长GaN,得到的足沿GaN(0001)面择优取向的六方相GaN.将Au/Ti/Al/Ti/Si(111)在 800℃下退火20min,金属层收缩为网状结构,并且成为多晶,不再具有Au(111)方向择优取向.     

MgO缓冲层对Si衬底上制备Fe3Si薄膜性能的影响

采用磁控溅射方法和热加工工艺在n型Si衬底上溅射不同厚度的MgO层并制备Fe-Si薄膜层,退火后形成Fe3Si/MgO/Si多层膜结构.利用MgO缓冲层对退火时Si衬底扩散原子进行屏蔽,并分析MgO层对Fe3Si薄膜结构和电学性质的影响.通过X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)和四探针测试仪对Fe3Si薄膜的晶体结构、表面形貌、断面形貌和电阻率进行表征与分析.研究结果表明:当MgO层厚度为20 nm时生成Fe0.9Si0.1薄膜,当厚度为50,100,150和200 nm时都生成了Fe3Si薄膜,生成的Fe3Si和Fe0.9Si0.1薄膜以(110)和(211)取向为主.随MgO缓冲层厚度增加,Si衬底扩散原子对Fe3Si薄膜的影响减小,Fe3 Si薄膜的晶格常数逐渐减小,晶粒大小趋向均匀,平均电阻率呈现先增大后减小趋势.研究结果为后续基于Fe3 Si薄膜的器件设计与制备提供了参考.     

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。     

Si(100)上生长的CoSi_2薄膜的STM研究

在大气中用STM研究了固相反应生长的CoSi2薄膜表面．在Si（100）晶片上用离子束溅射淀积Co／Ti双层膜，经退火处理完成三元固相反应，生成TiN／CoSi2／Si膜，然后经H2SO4和H2O2溶液腐蚀去除TiN膜层得到均匀平整的厚度约为100nm的CoSi2薄膜．AES，XRD等分析表明所得CoSi2膜层是Si（100）衬底的外延生长膜．STM测量结果显示CoSi2薄膜表面结构致密平整，主要由交替出现的平台和台阶结构组成．平台的平均宽度为9nm，台阶高度为2个原子层厚度，分析表明这是由于Si衬底的晶面切割偏离（100）面引起的．平台表面呈平行台阶方向的相距约1．1nm的条状结构．     

Pt/Ti/Si三元固相反应生长PtSi过程的实验研究

采用离子溅射方法在硅衬底上淀积Pt/Ti/Si多层结构,研究了不同退火温度(500℃和800℃)、相同退火时间(30 min)固相反应形成PtSi薄膜的工艺.通过XRD、AES等测试方法,研究了原子的互扩散和反应过程.结果表明,在500℃退火时,由于Pt-Ti-O-Si过渡层的存在,使得Pt和Si反应不够充分,生成物中有部分Pt2Si存在,而800℃退火时,由于过渡层Ti与Si反应生成TiSi2,消耗了大量的Si,使得Pt与Si反应也不够充分.根据上述实验,给出了Pt/Ti/Si三元固相反应在不同退火温度下应采取的工艺务件.     

溅射功率对AlN/ZnO薄膜结构形貌的影响

采用直流反应磁控溅射法以ZnO为缓冲层在Si衬底上制备了AlN/ZnO薄膜。利用台阶仪、X线衍射(XRD)仪和原子力显微镜(AFM)对不同溅射功率下制备的AlN/ZnO薄膜的厚度、结构及表面形貌进行测试表征。结果表明,不同溅射功率下生长的AlN薄膜都沿(002)择优生长,且随着功率的增大,薄膜的沉积速率增加,晶粒长大,AlN薄膜的(002)取向性变好。同时还利用扫描电子显微镜(SEM)对在优化工艺下制得AlN/ZnO薄膜断面的形貌进行表征,结果显示AlN薄膜呈柱状生长。     

HWE 生长大面积CdTe/ CdZnTe/ Si 薄膜的结构和形貌分析

用热壁外延法(HWE) 生长直径30mm 的CdTe/ CdZnTe/ Si 薄膜,经XRD 测试说明它是 晶面为(111) 取向的立方闪锌矿结构。SEM对Si 衬底、CdZnTe 缓冲层和CdTe 薄膜三层分别测试,结果发现: Si 衬底表面结构粗糙,CdZnTe 缓冲层较Si 衬底表面结构细致,CdTe 薄膜较CdZnTe 缓冲层表面结构光滑细密,即缺陷较CdZnTe 缓冲层少很多。通过对该片子照像看出其表面如镜面。由此说明大面积CdTe/ CdZnTe/ Si 薄膜可用HWE 技术制备。     

非晶态SiO2过渡层对生长C轴取向LiNbO3薄膜的影响

采用磁控溅射方法,在Si衬底和LiNbO3薄膜之间引入SiO2过渡层制备LiNbO3薄膜。采用X射线衍射（XRD〉、傅里叶变换红外吸收光谱（FT-IR）和扫描电子显微镜（SEM）对LiNbO3薄膜的结晶取向、组成成分和表面形貌进行了表征,重点研究了非晶态SiO2过渡层对LiNbO3薄膜C轴取向的影响。结果表明,非晶态S...     

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。     

镍酸镧缓冲层的制备及对钙锶铋钛的影响

采用溶胶-凝胶(Sol-Gel)法在Si(100)衬底上制备了LaNiO3薄膜,然后在LaNiO3/Si(100)上制备了钙锶铋钛薄膜。研究了热处理工艺对LaNiO3(LNO)薄膜的影响。研究结果表明,当热分解温度为350℃、退火温度为750℃,厚为250nm时,制备的LNO薄膜的(110)衍射峰取向择优最明显,电阻率也较低,(为1.8×10-3Ω.cm)。LNO缓冲层的引入促进钙锶铋钛薄膜沿A轴方向生长,明显改善了钙锶铋钛薄膜的电性能,即剩余极化强度Pr=15.2μC/cm2,矫顽电场Ec=70kV/cm。     

退火温度对PZT薄膜电容器性能的影响

通过简单的溶胶–凝胶法和快速热处理工艺,获得了在Pt/Ti/SiO2/Si基片上生长良好的PZT薄膜。制膜工艺简单,不需要回流和高温去结晶水,即可获得(111)择优取向的PZT薄膜。PZT薄膜经快速热处理在550~650℃退火,薄膜致密和平滑,均具有良好的铁电和介电特性,其最佳退火温度为600℃。     

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％。     

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。     

0.7BiFeO_3-0.3PbTiO_3薄膜结构与电学性能的厚度效应

以溶胶–凝胶法在Pt/Ti/SiO2/Si(111)基底上制备了厚度为30~1 110 nm的0.7BiFeO3-0.3PbTiO3(0.7BFO-0.3PT)薄膜,研究了薄膜厚度对0.7BFO-0.3PT薄膜的结构与电学性能的影响。结果表明,随着膜厚的增加,晶格常数c与a的比值c/a以及晶粒尺寸都呈现先增大后减小的趋势,但其剩余极化强度及介电常数却均与薄膜厚度呈正比。厚度为180 nm的0.7BFO-0.3PT薄膜具有最大的矫顽场(2.99×105V/cm)和晶粒均匀度(42 nm),同时其晶格常数比c/a也达到最大,为1.129 9。     

适用SAW器件的ZnO/Ti/Si薄膜制备及缺陷分析

在Si(100)衬底和Ti/Si(100)衬底上分别制备了ZnO薄膜,探讨了Ti缓冲层对ZnO薄膜结构和缺陷的影响,利用X射线衍射(XRD)测试了ZnO薄膜的晶体结构及择优取向,利用原子力显微镜(AFM)观察ZnO薄膜的表面粗糙度(RMS),利用光致发光(PL)光谱检测了ZnO薄膜的缺陷,利用四探针法测试了ZnO薄膜的电阻率。结果表明,在Ti/Si(100)衬底上、衬底温度350℃的条件下,制备的ZnO薄膜表面光滑、缺陷少、电阻率高且具有高C轴取向。本文这一工作对于压电薄膜缺陷分析及高性能ZnO的声表面波(SAW)器件研制有重要意义。