飞秒脉冲激光沉积Si基α轴择优取向的钛酸铋铁电薄膜及Ⅰ-Ⅴ特性研究

采用飞秒脉冲激光沉积系统,在Si(111)衬底上制备了a轴和c轴择优取向的Bi4Ti3O12薄膜．X射线衍射(XRD)表明:室温(20℃)下沉积的Bi4Ti3O12／Si(111)薄膜呈c轴择优取向,晶粒的平均直径为20nm．在500℃沉积的Bi4Ti3O12／Si(111)薄膜呈a轴择优取向．测量了薄膜的电滞回线和Ⅰ-Ⅴ特性曲线,并用分布参数电路研究了Bi4Ti3O12薄膜的,Ⅰ-Ⅴ特性曲线和铁电性的关联性．a轴择优取向Bi4Ti3O12薄膜的剩余极化强度Pr=15μC／cm2,矫顽力Ec=48kV／cm．     

飞秒脉冲激光沉积Si基a轴择优取向的钛酸铋铁电薄膜及Ⅰ-Ⅴ特性研究

采用飞秒脉冲激光沉积系统,在Si(111)衬底上制备了a轴和c轴择优取向的Bi4Ti3O12薄膜.X射线衍射(XRD)表明室温(20℃)下沉积的Bi4Ti3O12/Si(111)薄膜呈c轴择优取向,晶粒的平均直径为20nm.在500℃沉积的Bi4Ti3O12/Si(111)薄膜呈a轴择优取向.测量了薄膜的电滞回线和Ⅰ-Ⅴ特性曲线,并用分布参数电路研究了Bi4Ti3O12薄膜的Ⅰ-Ⅴ特性曲线和铁电性的关联性.a轴择优取向Bi4Ti3O12薄膜的剩余极化强度Pr=15μC/cm2,矫顽力Ec=48kV/cm.     

MOD法制备的Bi3.25Nd0.75Ti3O12薄膜的铁电各向异性行为

采用金属有机分解法(MOD)在(111)Pt／Ti／SiO2／Si衬底上制备了含(117)成分的c轴择优取向和α轴择优取向的Bi3.25Nd0.75Ti3O12(BNT)薄膜．实验发现，BNT薄膜的品型结构主要依赖于预退火条件．电学性能测试表明，α轴择优取向的BNT薄膜具有高的剩余极化和矫顽场，较高的介电常数和介电损耗，以及较大的电容调谐率；而c轴择优取向的则相反．BNT薄膜具有同Bi4Ti3O12(BIT)薄膜相似的铁电各向异性行为．     

退火温度对Pt／SrBi2Ta2O9／BiaTi3O12／p—Si异质结微观结构与性能的影响

采用sol-gel工艺制备了Pt／SrBi2Ta2O9／Bi4Ti3O12／p—Si异质结．研究了退火温度对异质结微观结构与生长行为、漏电流密度和C-V特性等的影响．研究表明：成膜温度较低时,SrBi2Ta2O9、Bi4Ti3O12均为多晶薄膜,但随退火温度升高,Bi4Ti3O12薄膜沿C轴择优生长的趋势增强;经不同退火温度处理的Pt／SrBi2Ta2O9／Bi4Ti3O12／p-Si异质结的C-V曲线均呈现顺时针非对称回滞特性,且回滞窗口随退火温度升高而增大,经700℃退火处理后异质结的最大回滞窗口达0．78V;在550～700℃范围内,Pt／SrBi2Ta2O9／Bi4Ti3O12／p—Si异质结的漏电流密度先是随退火温度升高缓慢下降,当退火温度超过650℃后漏电流密度明显增大,经650℃退火处理的异质结的漏电流密度可达2．54×10^-7A／cm^2的最低值．     

Bi4Ti3O12薄膜的取向生长及其电性能研究

采用Sol—Gel工艺，在快速退火的工艺条件下制备了Bi4Ti3O12铁电薄膜，研究了退火温度及时间、薄膜厚度对Bi4Ti3O12薄膜的取向生长行为及其铁电性能、漏电流的影响，探讨了Bi4Ti3O12薄膜取向生长的微观机制．结果表明：退火温度显著影响薄膜的C轴取向生长，其(00ι)品面的取向度F=(P—P0)／(1-P0)由550℃的0．081增加到850℃的0．827，退火时间对其(00ι)晶面的取向度也有较大影响；经750℃以上温度退火处理的Bi4Ti3O12薄膜呈高度c轴取向，对铁电性能有较明显的削弱作用；薄膜的漏电流密度随退火温度升高而增大，但薄膜的c轴取向生长有利于减缓漏电流密度的增长。     

Ag/Bi4Ti3O12/p-Si异质结的制备及其C-V特性研究

为制备符合铁电存储器件要求的高质量铁电薄膜,采用溶胶-凝胶(Sol-Gel)工艺,制备了Si基Bi4Ti3O12铁电薄膜及MFS结构的Ag/Bi4Ti3O12/P-Si异质结,对Bi4Ti3O12薄膜的相结构特征及异质结的C-V特性进行了测试与分析.XRD图谱显示,Si基Bi4Ti3O12薄膜具有沿c-轴择优取向生长的趋势,而Ag/Bi4Ti3O12/p-Si异质结顺时针回滞的C-V特性曲线则表明,该异质结可实现电极化存储.此外,对该异质结C-V特性曲线的非对称及向负偏压方向偏移的产生原因也进行了分析.在此基础上,为提高铁电薄膜的铁电性能及改善其C-V特性提出了合理的结构设想.     

退火温度对Si基Bi4Ti3O12铁电薄膜微观结构影响研究

采用Sol-Gel工艺制备了Si基Bi4Ti3O12铁电薄膜。研究了退火温度对Si基Bi4Ti3O12薄膜晶相结构、晶粒尺寸及薄膜表面形貌的影响。研究表明，退火温度低于450℃时Bi4Ti3O12薄膜为非晶状态，退火温度在550-850℃范围内均为多晶薄膜，而且随退火温度升高，Bi4Ti3O12薄膜更趋向于沿c轴取向的生长；而晶粒尺寸及薄膜粗糙度随退火温度升高而增大，但在较高温度下增长速度趋缓。     

TiO2种子层对Bi 3.15 Nd 0.85 Ti 3 O 12铁电薄膜的结晶取向和铁电性能的影响

用sol—gel法分别制备了直接沉积在Pt／Ti／SiO2／Si衬底上和加入了TiO2种子层的Bi3．15Nd0．85Ti3O12（BNT）铁电薄膜，研究了种子层对BNT薄膜结构和电学性能的影响．XRD结果表明直接沉积在Pt／Ti／SiO2／Si衬底上的BNT薄膜具有（117）和（001）的混合取向，而加入TiO2种子层之后薄膜的最强峰为（200）取向；FE-SEM显示具有TiO2种子层的BNT薄膜，其表面主要是由具有非C轴取向的晶粒组成且更为致密；直接沉积的BNT薄膜和具有TiO2种子层的BNT薄膜的剩余极化Pr值分别为26和43．6μC／cm^2，矫顽场强＆分别为91和80．5kV／cm；疲劳测试表明两种薄膜均具有良好的抗疲劳特性，TiO2种子层的引入并没有降低BNT薄膜的疲劳特性；两种薄膜的漏电流密度均在10^-6-10^-5A／cm^2之间．     

气压对射频磁控溅射Bi4Ti3O12薄膜的影响

在不同溅射气压下,采用射频磁控溅射技术在Pt/Ti/SiO2/Si衬底上制备了钛酸铋（Bi4Ti3O12）薄膜。在较低的气压（0.45-0.8Pa）下,得到了单相的Bi4Ti3O12薄膜;在较高气压（1.0-1.8Pa）下,薄膜中出现Bi2Ti2O7焦绿石相;随着气压的增加,薄膜的沉积速率和晶粒尺寸先增大后减小,表面粗糙度也逐渐增加;在适宜的气压（0.6Pa）下,得到的Bi4Ti3O12薄膜物相单一、表面平整致密、结晶良好。     

Sol—Gel工艺Si基Bi4Ti3O12铁电薄膜制备与晶相结构研究

采用Sol-Gel工艺制备了Si基Bi4Ti3O12铁电薄膜。研究了退火温度，退火时间，薄膜厚度等对薄膜晶相结构的影响，研究表明，退火温度对Si基Bi4Ti3O12铁电薄膜晶相结构的影响最为显著，而且随退火温度升高，Bi4TiO12薄膜更趋向于沿c-轴取向的生长；退火时间在30分钟内对薄膜晶相结构的影响比较明显；薄膜厚度及30分钟以上的退火处理对薄膜晶相结合的影响不大。     

高度（100）取向PLT/PZT多层铁电薄膜的制备与性能研究

利用射频磁控溅射技术，以PbOx为过渡层，在Pt（111）/Ti/SiO2/Si（100）衬底上，采用原位溅射技术制备了高度（100）取向的[（Pb0.90La0.10）Ti0.975O3/Pb（Zr0.20Ti0.80）O3]n（n=1，2）{筒记为[PLT/PZT]。）多层铁电薄膜，研究了层数对多层铁电薄膜介电性能和铁电性能的影响。研究得出，（100）取向的PbOx，过渡层导致了[PLT/PZT]。多层铁电薄膜的（100）择优取向；高度（100）择优取向的[PLT/PZT]2薄膜具有更大的剩余极（2Pr=31.45μC/cm）和更好的“蝴蝶”状C-V曲线。这些研究结果表明，所制备的（100）取向的[PLT/PZT]2多层铁电薄膜具有优良的铁电性能。     

Bi2O3薄膜的制备及其电阻开关特性的研究

电阻式存储器由于具有众多的优点有望成为最有前景的下一代高速非挥发性存储器的选择之一.实验利用射频磁控溅射法在重掺硅上沉积了Bi2O3薄膜,并对该薄膜的结晶状态和Au/Bi2O3/n+Si/Al结构的电阻开关特性进行了研究.XRD分析结果表明,射频磁控溅射法沉积所得的Bi2O3薄膜结晶性能好,(201)取向明显.I-V曲线测试结果表明,Au/Bi2O3/n+Si/Al结构具有单极性电阻开关特性.通过对不同厚度Bi2O3薄膜的Au/Bi2O3/n+Si/Al结构I-V特性比较发现,随着薄膜厚度的增加,电阻开关的Forming、Set和Reset阈值电压均随之增加.对于Bi2O3薄膜厚度为31.2 nm的Au/Bi2O3/n+Si/Al结构,其Forming、Set和Reset阈值电压均低于4 V,符合存储器低电压工作的要求.     

化学溶液沉积法制备的Bi_4Ti_3O_(12)铁电薄膜的电学性能研究

采用化学溶液沉积工艺在电阻率为 6～ 9Ω·cm的n -Si(10 0 )衬底上生长Bi4Ti3O1 2 铁电多晶膜 ,研究了薄膜的电学性能 ,结果表明在 6 50℃下退火 1h得到的Bi4Ti3O1 2 薄膜具有良好的介电和铁电性能 ,其介电常数ε =12 9,剩余极化Pr=5.1μC/cm2 ,矫顽电场Ec=96kV/cm。     

Sol-Gel工艺Si基Bi4 Ti3 O12铁电薄膜制备与晶相结构研究

采用Sol-Gel工艺制备了Si基Bi4TiO12铁电薄膜.研究了退火温度、退火时间、薄膜厚度等对薄膜晶相结构的影响.研究表明,退火温度对Si基Bi4Ti3O12铁电薄膜晶相结构的影响最为显著,而且随退火温度升高,Bi4Ti3O12薄膜更趋向于沿c-轴取向的生长;退火时间在30分钟内对薄膜晶相结构的影响比较明显;薄膜厚度及30分钟以上的退火处理对薄膜晶相结构的影响不大.     

C_2H_2/N_2流量比对沉积Ti(C,N)薄膜影响的研究

以C2H2和N2为反应气体，Ar作载气，用多弧离子法在高速钢基片上沉积Ti（C，N）薄膜。所制备的薄膜分别用SEM，XRD，XPS等技术进行分析与测试。给果表明，薄膜结构比较致密，膜厚在1．5～20μm。薄膜呈现了较强的（111）择优取向，且该取向与流量比r＝C2H2／N2有关、薄膜的主要构成是Ti（C，N），但膜中有石墨相存在。     

电极对PZT铁电薄膜的微观结构和电性能的影响

采用溶胶—凝胶(sol—gel)工艺分别在Pt／Ti／SiO2／Si和LNO／Si电极上制备Pb(Zr0．53，Ti0．47)O3(PZT)铁电薄膜。研究了不同电极材料对PZT铁电薄膜的微结构及电性能的影响。(100)择优取向的PZT／LNO薄膜的介电性能和铁电性能较(111)／(100)取向的PZT／Pt薄膜略有下降，但在抗疲劳特性和漏电流特性方面都有了很大提高。PZT／LNO薄膜10m次极化反转后剩余极化几乎保持未变，直至10^12次反转后，剩余极化仅下降了17％。     

Sol-gel法制备Si基Bi_3.15Nd_0.85Ti_3O_12铁电薄膜

采用Sol-gel法分别在Si（100）和Si（111）衬底上制备Bi3．15Nd0．85Ti3012（BNT）铁电薄膜。研究了衬底、退火温度、退火保温时间和薄膜厚度等因素对BNT铁电薄膜结晶和微观结构的影响。在500℃退火的BNT薄膜已经结晶形成层状钙钛矿相;升高退火温度（500-800℃）、延长保温时间（30-15...     

Sol-gel法制备LaNiO3/Bi4Ti3O12异质薄膜及性能研究

采用Sol-gel(溶胶-凝胶)法在Si衬底上制备LaNiO3/Bi4Ti3O12(LNO/BTO)叠层薄膜,并研究了不同退火温度下BTO薄膜的生长行为和铁电、介电性能.试验表明,与单晶Si直接作衬底制备的Bi4Ti3O12薄膜相比,引入过渡层LNO降低了Bi4Ti3O12薄膜与衬底的晶格失配度,减少了热应力和外应力,缓解了薄膜龟裂的现象,而且制备出的Ag/BTO/LNO/Si异质薄膜电容具有优良的介电性质.     

PLD法生长高质量 ZnO薄膜及其光电导特性研究

采用脉冲激光沉积（PLD）法在单晶Si（100）衬底上生长ZnO薄膜，以X射线衍射（XRD）和场发射扫描电镜（SEM）等手段分析了所得ZnO薄膜的晶体结构和微观形貌．结果表明，随着衬底温度和薄膜生长时氧分压的增加，ZnO薄膜的晶体结构和化学计量比得到显著改善．优化工艺（700℃，20Pa）下生长的ZnO薄膜呈c轴高度择优取向，柱状晶垂直衬底表面生长，结构致密均匀．以不同暗电阻的ZnO薄膜为材料，利用剥离（1ift-off）技术制备了MSM结构ZnO光电导型紫外探测器．紫外光照射前后的I-V特性测试表明ZnO薄膜产生非常明显的光电导现象，分析了其光电响应机理．     

Bi4Ti3O12层状铁电薄膜的结构与性能研究

采用脉冲激光沉积法(pulsed laser deposition,PLD),通过改变气氛氧压、衬底温度等工艺参数,在商业化的Pt/TiO2/SiO2/Si衬底上制备了Bi4Ti3O12(BIT)系列薄膜.利用X射线衍射(XRD)表征了薄膜的结构特征;并采用RT2000进行铁电性能参数的测量,以此研究了工艺参数对薄膜结构和铁电性能的影响规律.分析结果表明,调整工艺参数能有效改善BIT薄膜的a轴取向度:气氛氧压越大、衬底温度越高,则薄膜的a轴取向度越高,剩余极化值也就越大.通过上述试验结果得到,在Pt/TiO2/SiO2/Si衬底上制备BIT薄膜的优化条件为氧分压35Pa、衬底温度700℃.在此优化条件下制备的BIT薄膜为a轴择优取向,剩余极化值达到7μC/cm2.