GaN基底上集成介电薄膜材料的生长方法研究

将以极化为特征、具有丰富功能特性的介电氧化物材料通过外延薄膜的方式,在半导体GaN上制备介电氧化物/GaN集成薄膜,其多功能一体化与界面耦合效应可推动电子系统单片集成化的进一步发展。然而,由于2类材料物理、化学性质的巨大差异,在GaN上生长介电薄膜会出现严重的相容性生长问题。采用激光分子束外延技术(LMBE),通过弹性应变的TiO2的缓冲层来减小晶格失配度,降低介电薄膜生长温度,控制界面应变释放而产生的失配位错,提高了介电薄膜外延质量;通过低温外延生长MgO阻挡层,形成稳定的氧化物/GaN界面,阻挡后续高温生长产生的扩散反应;最终采用TiO2/MgO组合缓冲层控制介电/GaN集成薄膜生长取向、界面扩散,降低集成薄膜的界面态密度,保护GaN半导体材料的性能。所建立的界面可控的相容性生长方法,为相关集成器件的研发提供了一条可行的新途径。     

Pb1—xLaxTiO3薄膜的制备及介电特性研究

用溶胶－凝胶法在Ｐｔ／Ｔｉ／ＳｉＯ２／Ｓｉ（１００）基底上制备Ｐｂ１－ｘＬａｘＴｉＯ３（ＰＬＴ,ｘ〈０．２）薄膜,研究薄膜的结构及其介电、铁电性能。在６００℃下退火１小时的ＰＬＴ薄膜表现出单一的钙钛矿结构,（１００）择优取向明显,在室温下ＰＬＴ薄膜有典型的电滞回线。在ｘ〈０．２（摩尔比）的范围内,ＰＬＴ薄膜相对介电常数则随着Ｌａ的增加而增加。     

影响磁控溅射制备PST/Si薄膜介电特性的几个因素

采用磁控溅射制备了Si基(Pb1-xSrx)TiO3(简称PST/Si)薄膜。测试表明,热处理工艺对PST/Si薄膜介电特性有着一定的影响,适当温度、适当时间的热处理可得到均匀致密的膜层及生长良好的晶粒,从而确保PST薄膜良好的介电特性。样品上电极材料对介电特性也有重要影响。Al较Au电极易氧化,从而易在其与PST薄膜的界面形成一氧化层,增加了串联电阻,导致介电损耗总体上要低。工作频率对材料的介电弛豫特性及漏电导等也会产生影响。     

STO/YBCO薄膜的制备及介电性能研究

采用脉冲激光沉积技术,在(100)LaAlO3单晶基片上生长SrTiO3/Y1Ba2Cu3O7-x(STO/YBCO)多层薄膜。XRD分析表明:YBCO薄膜和STO薄膜均为C轴取向,STO(002)/YBCO(006)衍射峰摇摆曲线半高宽为0.73°。AFM分析表明,STO/YBCO多层薄膜表面平整、均匀,在77K,100kHz的测试条件下,STO薄膜介电损耗tgδ<10-2,在53.6kV/cm电场作用下,介电常数的相对变化为38%。     

反应溅射制备非晶Al2O3薄膜的介电特性

在氧气、氩气的混合气氛中，利用反应射频磁控溅射制备了厚度在１００到１０纳米的非晶氧化铝薄膜。通过Ａｌ－Ａｌ２Ｏ３－Ａｌ电容器研究了此非晶薄膜的介电性质。     

LNO薄膜电极的制备及其特性研究

采用水基化学溶液涂布(water basedcoating)的方法,在SiO2/Si上制备出了LaNiO3(LNO)导电金属氧化物薄膜。系统研究了退火温度、退火时间、厚度等工艺条件对LNO薄膜电学特性和结构的影响,并进一步分析了产生这些现象的原因。制备的LNO薄膜电阻率为1.77×10-3Ω·cm,且具有良好的形貌。以LNO为独立下电极,制备出了Au(Cr)/PZT/LNO/SiO2结构的铁电电容,通过其电滞回线和漏电特性的测试,可见制备的LNO薄膜可以很好地满足作为铁电电容电极的需要。     

反应溅射制备非晶Al2O3薄膜的介电特性

在氧气、氩气的混合气氛中,利用反应射频磁控溅射制备了厚度在100到10纳米的非晶氧化铝薄膜.通过Al-Al2O3-Al电容器研究了此非晶薄膜的介电性质.     

Parylene F薄膜介电材料的制备与研究

通过真空化学气相沉积方法制备了Parylene F薄膜,采用扫描电镜(SEM)和原子力显微镜(AFM)观察了表面形貌,并用红外光谱(IR)、X射线光电子能谱(XPS)及热重分析仪(TGA)等分析手段对薄膜组成与性能进行了表征,阻抗分析仪测试了薄膜的介电参数。研究结果表明化学气相沉积方法制备的Parylene F薄膜是一种致密光滑、性能较优、易于成型且具有较大潜在应用前景的介电材料。     

Parylene F薄膜介电材料的制备与研穷

通过真空化学气相沉积方法制备了Parylene F薄膜,采用扫描电镜(SEM)和原子力显微镜(AFM)观察了表面形貌,并用红外光谱(IR)、X射线光电子能谱(XPS)及热重分析仪(TGA)等分析手段对薄膜组成与性能进行了表征,阻抗分析仪测试了薄膜的介电参数.研究结果表明化学气相沉积方法制备的Parylene F薄膜是一...     

溶胶—凝胶法制备BaTiO3薄膜的介电性质的研究

以正丁醇钛和钡为主要原料，采用溶胶－凝胶法在铂基底上制备了ＢａＴｉＯ３薄膜。用ＴＧ－ＤＴＡ和ＸＲＤ分析了该薄膜形成过程和结构。研究了薄膜厚度、温度和频率对薄膜的介电性质的影响。结果表明，在室温，１ｋＨｚ下，薄膜的介电常数ε’为７６０，介电损耗为０．０１７。     

PZT薄膜厚度对BMT/PZT复合薄膜结构及介电性能的影响

采用液相旋涂法制备了Ba(Mg1/3Ta2/3)O3(BMT)/Pb(Zr0.52Ti0.48)O3(PZT)复合薄膜,研究了PZT薄膜厚度对BMT/PZT复合薄膜结构及介电性能的影响。随着PZT薄膜厚度的增加,BMT/PZT复合薄膜的介电常数呈线性增加。当PZT薄膜的厚度较小时,会明显地增加BMT/PZT复合薄膜的介电损耗;当继续增加PZT薄膜的厚度,介电损耗反而下降直到与BMT薄膜的介电损耗值接近。这是由于PZT的介电常数与介电损耗均明显高于BMT薄膜所致,而异质界面的存在抑制了PZT薄膜中畴壁的运动,使其对复合薄膜介电损耗的影响减弱。研究结果表明,PZT薄膜的引入可以提升BMT薄膜的介电常数而对介电损耗的影响不大。     

氧化钒薄膜的结构、性能及制备技术的相关性

氧化钒薄膜及其在微电子和光电子领域中的已成为国际上新颖的功能材料研究的热点之一。本文综述了V2O5和VO2薄膜电学性能与薄膜组分的结构的相关性,比较了不同工艺制备的氧化钒薄膜的电学性能差异。     

BaTiO3/SrTiO3多层膜的制备及其介电性质

采用脉冲激光沉积法在Pt／Ti／SiO2／Si衬底上制备了BaTiO3／SrTiO3(BTO／STO)多层膜。XRD结果表明：多层膜呈现出明显的(110)择优取向,与Ba0.5Sr0．5TiO3单层膜相比,多层膜的相对介电常数得到了明显的增强,而介电损耗仍然保持在较低的水平。室温下频率为10kHz时,BTO／STO(n=6)多层膜的相对介电常数为506,而介电损耗仅为0．033。薄膜的C-V特性研究表明：多层膜呈现出较好的电容调谐度。     

不同电极形式对掺镧钛酸铅铁电薄膜的介电性能的影响

采用射频磁控溅射技术在Si(100) 基底和Pt/Ti/SiO2/Si(100)基底上生长了掺镧钛酸铅[(Pb0.9,La0.1)TiO3, PLT10]铁电薄膜.用X射线衍射技术(XRD)研究了PLT10薄膜结晶性能.使用光刻工艺在Si(100) 基底的PLT10薄膜上制备了叉指电极,测试了PLT10薄膜的介电性能.在室温下,测试频率为1kHz时,PLT10薄膜的介电常数为386.而采用相同工艺条件制备的具有平行电极结构的PLT10薄膜, 其介电常数为365.但利用叉指电极测试的PLT10薄膜的介电常数和介电损耗随频率的下降比利用平行电极测试的PLT10薄膜的快些.这是因为叉指电极结构引入了更多的界面态影响的缘故.     

Structure and properties of functional oxide thin films: insights from electronic-structure calculations

The confluence of state-of-the-art electronic-structure computations and modern synthetic materials growth techniques is proving indispensable in the search for and discovery of new functionalities in oxide thin films and heterostructures. Here, we review the recent contributions of electronic-structure calculations to predicting, understanding, and discovering new materials physics in thin-film perovskite oxides. We show that such calculations can accurately predict both structure and properties in advance of film synthesis, thereby guiding the search for materials combinations with specific targeted functionalities. In addition, because they can isolate and decouple the effects of various parameters which unavoidably occur simultaneously in an experiment-such as epitaxial strain, interfacial chemistry and defect profiles-they are able to provide new fundamental knowledge about the underlying physics. We conclude by outlining the limitations of current computational techniques, as well as some important open questions that we hope will motivate further methodological developments in the field.     

铋过量对CaBi4Ti4O15铁电薄膜性能的影响

利用溶胶凝胶法制备CaBi4 xTi4O15(CBT-x)铁电薄膜,探索了不同铋含量对CBT-x铁电薄膜样品的相结构、微观形貌和电学性能的影响,研究表明,当x为0.3时,样品的剩余极化强度达到最大值,2Pr= 8.7μC/cm2,矫顽场强2Ec=7.6kV/mm,相对介电常数的大小在(160±6)%范围内,损耗因子在0.05～0.08之间,适量的铋含量可以较好地抑制过多的氧空位、焦虑石相和其它杂相的产生.     

组分梯度铁电薄膜的研究进展

与均匀组分铁电薄膜相比,组分梯度铁电薄膜有很多优异的性能,其介电性能显著提高,从而有效改善了微波调谐器件的性能。上、下梯度铁电薄膜的性能也不相同,但目前尚无研究者从实验上证明其产生差异的原因。另外,组分梯度铁电薄膜的电滞回线的极化偏移仍然是一个比较有争议的问题。因此,研究组分梯度铁电薄膜在实际应用和完善理论研究方面均具有重要意义。综述了近年来对组分梯度铁电薄膜的研究进展并提出了研究中需要解决的问题。     

The effect of different electrode structures on the dielectric properties of lanthanum-doped lead titanate ferroelectric thin films

Lanthanum-doped lead titanate [(Pb_0.9,La_0.1)TiO₃, PLT10] ferroelectric thin films were grown on Si(100) and Pt/Ti/SiO₂/Si(100) substrates by radio frequency (RF) magnetron sputtering. The crystalline properties of PLT10 films were studied by X-ray diffractometry (XRD). Photolithographic technique was applied to fabricate the interdigital electrodes on PLT10 thin films on Si(100) substrates. The dielectric properties of PLT10 thin films with different electrodes were measured. At room temperature and 1 kHz testing frequency, the dielectric constant of the PLT10 thin film with interdigital electrodes is 386. The dielectric constant of the PLT10 thin film fabricated under the same technological conditions with parallel plate electrodes structure is 365, while the dielectric constant and loss of the PLT10 thin film with interdigital electrodes are decreased faster than those of the film with parallel plate electrodes with increasing frequency. This is because more influences of interface state are introduced due to the interdigital electrode configuration. Translated from Journal of Functional Materials, 2006, 10(37): 1,554–1,556, 1560 (in Chinese)     

Co掺杂对Ba0.6Sr0.4TiO3薄膜介电性能的影响

利用溶胶凝胶工艺在Pt/TiO2/SiO2/Si衬底上制备了Co掺杂量为0～10%(摩尔分数)的(Ba0.6Sr0.4) Ti1-xCoxO3薄膜.研究了薄膜的结构、表面形貌、介电性能与Co掺杂量的关系.薄膜的介电损耗随着Co含量的增加而减少,在摩尔含量10%时达到最小值0.0128.FOM值在摩尔含量为2.5%达到最大值20,它的介电常数、介电损耗和调谐量分别为639.42、0.0218、43.6%.