MFSM结构铁电薄膜系统I-V特性研究

为制备符合铁电场效应晶体管(FFET)及铁电存储二极管(FMD)要求的高质量铁电薄膜,采用激光脉冲沉积方法(PLD)制备了Au/PZT/p-Si/Au和Au/PZT/BIT/p-Si/Au多层结构的两种铁电薄膜系统.分析表明,在不同的电压范围,起主导作用的导电机制不同:电压低于1V时,漏电流遵循欧姆定律,电压在2.2～3.0V时,空间电荷限制电流(SCLC)占主导地位.I-V特性曲线的结果表明Au/PZT/BIT/p-Si/Au结构比Au/PZT/p-Si/Au结构的漏电流密度低两个数量级,I-V特性曲线回滞窗口增大0.3V,这说明PZT铁电薄膜与Si衬底之间加入BIT铁电层有助于降低漏电流密度,增大I-V回线的回滞窗口.     

铁电薄膜及其制备技术

具有铁电性且厚度尺寸为数十内米到数微米的铁电薄膜具有良好的压电性、热释电性、电光及非线性光学特性，在微电子学、光电子学、集成光学和微电子机械系统等领域有着广泛的应用前景，是目前国际上新型功能材料研究的热点之一。通过综述铁电薄膜及制备技术研究的新进展，给大空介绍铁电薄膜材料的基本特征、性能及应用、并重点分析铁电薄膜主要制备技术的优缺点，指出了目前铁电薄膜及其制备技术研究需要重点解决的一些问题。     

钙钛矿型铁电薄膜疲劳特性研究进展

针对铁电薄膜极化疲劳的问题,详细综述了其疲劳机理及其影响因素.给出了影响铁电薄膜疲劳的因素,该因素可分为内在因素和外在因素两大类.重点讨论了外在因素元素掺杂、电极、界面层优化、温度及气氛等的影响,并提出了相应的改善薄膜疲劳性能的措施.比较实用有效的方法是在金属电极和薄膜之间沉积一层与薄膜晶格参数接近的界面层.最后结合自身研究工作,指出建立界面层设计-微结构演变-疲劳性能之间的关系是我们以后重点关注的问题.     

溶胶-凝胶法制备铁电薄膜的研究进展

综述了溶胶-凝胶法制备铁电薄膜的原理、特点和研究进展.评述了溶胶-凝胶过程对铁电性能的影响因素.并指出了溶胶-凝胶法制备铁电薄膜尚待解决的问题.     

铁电薄膜渐增式脉冲极化系统

为了改善加热直流电压极化以及等幅脉冲电压极化两种极化方法的不足,提出了渐增式脉冲极化方法.阐述了该方法的原理并组建了系统,整个系统由计算机、数模转换卡、功率放大器和极化探针台等组成.详细介绍了脉冲宽度和幅值的控制方法,解决了Windows系统下窄脉冲的精确定时问题.制备了PT薄膜样品,并在系统上进行了样品极化实验.结果表明,该方法的极化效率在与等幅式脉冲极化持平时,可将样品击穿率降低20%.     

铁电极化调控SnSe薄膜光电性质研究

利用脉冲激光沉积(PLD)技术在铌酸锂基片上沉积SnSe薄膜,研究了不同极化方向的铁电基片对SnSe薄膜光电性质的影响.控制PLD沉积时间,在铌酸锂基片上沉积出不同厚度的SnSe薄膜.X射线衍射和X射线光电子能谱的结果显示制备了高取向的单相SnSe薄膜.薄膜横截面高分辨透射电镜结果显示了薄膜具有较高的结晶质量.在无光照情况下,当铁电极化方向指向薄膜时,极化场可向SnSe薄膜中注入电子,使p型SnSe薄膜的电阻增加;当极化方向背离薄膜时,极化场可向SnSe薄膜中注入空穴,使p型SnSe薄膜的电阻降低.当用仅能使SnSe薄膜发生电子-空穴分离的632 nm激光照射时,不同极化方向的样品都表现出光电导增加的现象.当用405 nm激光照射时,不同极化方向的铌酸锂与薄膜界面处发生的电子-空穴分离使SnSe薄膜表现出完全不同的光电导效应.利用能带模型解释了不同铁电极化方向的铁电基片对SnSe薄膜光电导性质调控的机理.     

Sol-Gel法制备择优取向铁电陶瓷薄膜的研究进展

综述了溶胶—凝胶法制备择优取向铁电陶瓷薄膜的研究现状,主要介绍了制备过程中衬底材料、热处理工艺、前驱体以及掺杂等因素对铁电陶瓷薄膜择优取向的影响以及铁电陶瓷薄膜的择优取向与铁电性能的关系。     

Sol-Gel法制备择优取向铁电陶瓷薄膜的研究进展

综述了溶胶—凝胶法制备择优取向铁电陶瓷薄膜的研究现状,主要介绍了制备过程中衬底材料、热处理工艺、前驱体以及掺杂等因素对铁电陶瓷薄膜择优取向的影响以及铁电陶瓷薄膜的择优取向与铁电性能的关系。     

钙钛矿型介质薄膜的制备及其晶体结构的研究

采用脉冲激光沉积法，在SrTiO3基片上，外延生长超导薄膜YBCO、半导体薄膜PBCO和铁电体薄膜BaTiO3。利用X-射线衍射分析方法，研究了过程参量、基板温度、气体压力和激光通量等因素对膜的晶体结构和电子性能的影响。     

脉冲激光能量密度对ZnS薄膜的影响

采用YAG固体激光器（1064nm）和XeCl（308nm）准分子激光器，利用脉冲激光沉积技术，研究了不同的脉冲激光能量密度和不同波长的激光器对制备的ZnS薄膜的影响。利用X射线衍射（XRD）和扫描电子显微镜（SEM）对制备样品的结构、形貌特性进行了表征。结果表明：脉冲激光能量密度过高会使薄膜质量变坏；XeCl激光器制备的薄膜质量更好。     

快速退火Sol—Gel PZT铁电薄膜的性能研究

报道了以乙酸铅、乙酸氧锆和钛酸正丁酯为原料，用溶胶-凝胶（Sol-Gel）法，经多次旋转涂膜，在Pt／Ti／SiO2／Si衬底上制备了PZT凝胶薄膜。用快速退火（RTA）作薄膜的热解和结晶热处理，制备了以（100）取向为主的PZT薄膜。用X射线衍射（XRD）和RT66A测试了膜的结晶取向、漏电流、电滞回线和抗疲劳性能等。结果表明，经RTA处理的溶胶凝胶法PZT膜具有良好的性能。     

类金刚石薄膜制备及其结构和抗凝血研究

采用240 nm KrF脉冲激光沉积方法,在Si(100)衬底上制备类金刚石薄膜,利用椭圆偏振光谱和拉曼光谱研究薄膜键结构及光学性质,用血小板黏附实验研究薄膜的抗凝血性能及脉冲重复频率影响.结果表明,脉冲激光沉积制备的类金刚石薄膜sp3 C含量高,且抗凝血性能佳,脉冲重复频率增大使入射碳离子能量增加,薄膜的sp3键成分先升后降,在脉冲重复频率为50 Hz时达到最大值;类金刚石薄膜的sp3键成分影响其抗凝血性能,sp3键成分越高,其抗凝血性能越好.     

Nb和Co掺杂对PZT铁电薄膜电性能的影响

用Sol-Gel法在ITO玻璃衬底上制备了不同比例Nb和Co掺杂的PZT铁电薄膜,薄膜呈以(1 0 1)为首要方向的多晶结构.测试结果表明:Co掺杂的PZT薄膜的剩余极化、矫顽场、介电常数和漏电流密度均大于PZT薄膜的相应值,但在1 mol%到10 mol%Nb掺杂范围内漏电流密度随着Nb掺杂比例的增加而减小,薄膜的剩余极化强度和介电常数也有所减小.     

PLD沉积DLC薄膜过程中碳等离子体的发射光谱特性

采用脉冲激光沉积方法,通过改变脉冲激光能量在单晶硅衬底上制备了类金刚石薄膜,利用椭圆偏振光谱和拉曼光谱对得到的薄膜进行测试,并对沉积过程中的碳等离子体发射光谱进行了研究。薄膜测试结果表明,随着脉冲激光能量的增大,薄膜sp^3成分增多。沉积过程中的碳等离子体发射光谱原位监测表明,随着脉冲激光能量的增大,C、C^＋、C^2＋粒子发射光谱强度增强,根据应力模型薄膜sp^3成分增多,与薄膜测试结果一致。并且发现C^＋粒子在形成sp^3键过程中起到了非常重要的作用。     

Sol-Gel法制备BST铁电薄膜及性能研究

采用溶胶-凝胶法在LaNiO3基底上制备了Ba0.5Sr0.5TiO3(BST)铁电薄膜。研究了不同退火温度对薄膜结晶性能的影响,并测试了各种BST薄膜的介电性能、铁电性能。实验结果表明经700℃退火处理的BST铁电薄膜具有比较优越的电性能,在测试频率为1 kHz时,700℃退火的BST薄膜的介电常数为384.1,介电损耗为0.018 6,在室温下外加偏压为1 V时,700℃退火的BST薄膜漏电流密度达到6.7×10-8A/cm2,其剩余极化强度和矫顽场分别为4.85μC/cm2和65.2 kV/cm。     

退火处理对脉冲激光沉积制备ZnS薄膜的影响

利用射频辅助脉冲激光沉积技术,研究了退火处理对制备ZnS薄膜的影响.利用X射线衍射(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)对制备样品的结构、形貌特性进行了表征.结果表明:退火处理更有利于ZnS薄膜的发光.     

纳米晶Ba(Zr0.2 Ti0.8)O3薄膜的外延生长与介电特性

用脉冲激光沉积工艺在半导体(001)SrTiO3∶ω(Nb)=1.0%单晶基片上,外延生长出Ba(Zr0.2Ti0.8)O3(简称BZT)介电薄膜.在650℃原位退火10 min,薄膜为(001)外延生长的晶粒.薄膜的晶化特征与表面形貌用薄膜X-ray衍射仪和原子力显微镜测量完成.BZT薄膜(002)峰的半峰宽只有0.72°,说明薄膜晶化良好;薄膜的平均晶粒为90 nm,表面均方根粗糙度为4.3 nm,说明薄膜表面平整.在室温、100 kHz和500 kV/cm条件下,BZT的最大介电常数和调谐百分率分别达到317和65%.     

PLD制备FePt：MgO薄膜的结构及线性光学性能研究

采用脉冲激光沉积法（PLD）制备了FePt：MgO多层复合薄膜。采用高分辨透射电子显微镜（HRTEM）分析了薄膜的结构;采用紫外可见分光光度计分析了薄膜的线性光学性能。HRTEM分析表明基质MgO在单晶MgO衬底上同质外延生长,而FePt纳米颗粒周期性均匀地自组织嵌埋在MgO基质中。HRTEM的快速傅里叶变换（FFT）图表明,FePt纳米颗粒为富Pt的面心立方（FCC）结构的FePt3,其晶格常数αFePt3=3.90 。（1。=0.1 nm）。MgO基质与FePt纳米颗粒的界面分析表明,它们的界面处几乎不存在非晶层,只在FePt纳米颗粒与MgO基质的晶界线附近有少量的刃型位错。薄膜的紫外可见吸收谱结果表明,低脉冲数样品具有远紫外增透作用,高脉冲数样品存在3个表面等离子激元共振吸收峰,随FePt沉积脉冲数增加,吸收峰位置均发生红移,峰强逐渐减弱,峰强比规律变化。     

激光沉积法制备近红外高屏蔽性能透明薄膜

以金属锌、铁、银为靶材,用准分子脉冲激光沉积法（PLD）,在石英玻璃基片上制备了锌、铁、银的金属氧化物多层薄膜.XRD和AFM研究结果表明薄膜的结晶度很好,晶粒尺寸在30～50 nm,成膜均匀致密,光滑平整;经紫外和红外光谱发现：Ag/Fe/Zn氧化物多层膜反射率小于15%,是一种低反射薄膜,其在可见光区的透过率约为50%（浅蓝灰色）,对紫外的阻隔率大于90%,对近红外的阻隔率大于70%.     

挠曲电效应对超薄铁电薄膜物理性能的调控

具有量子隧穿及阻变存储效应的超薄铁电薄膜引起了广泛的关注.在超薄铁电薄膜中,应变及应变梯度效应十分明显,因此由应变梯度所产生的挠曲电效应不可忽视.挠曲电效应是指应变梯度或非均匀应变场能局部地破坏反演对称,从而导致晶体产生电极化的效应.基于朗道热力学理论,建立了考虑挠曲电效应的超薄铁电薄膜相变的理论模型.通过该模型研究了挠曲电效应对纳米尺度超薄BaTiO3薄膜相变温度、铁电性能以及热释电系数的影响.研究结果表明:挠曲电效应提高铁电薄膜的电极化值和临界厚度,降低薄膜的相变温度.利用挠曲电效应可有效调控超薄铁电薄膜的相变温度及热释电系数.