铁电薄膜研究中的几个重要问题

近十多年来，铁电薄膜及集成铁电器件一直是材料科学工作者和电介质物理工作者关注和研究的热点之一。要使集成铁电器件得到更广泛的应用，还应针对铁电薄膜本身和铁电薄膜异质结构开展更深入的研究。本文针对铁电薄膜的疲劳、老化和电压漂移、电阻等特性退变，以及薄膜异质结构的表面和界面等问题，结合作者的研究工作。进行比较概括的分析，并提出一些解决问题的方法。     

钙钛矿型Pb基反铁电储能材料研究进展

反铁电材料在发生场致反铁电-铁电相变过程中伴随着巨大应变和能量的储存和释放,故在高密度储能器件和机电换能器上极具应用潜力。综述了具有钙钛矿结构的Pb基反铁电体结构特点与性能调控,特别是Pb(Zr,Ti)O3(PZT)基反铁电储能材料的研究进展与存在问题。重点讨论了几类典型元素掺杂Pb基反铁电薄膜材料研究的最新进展。简要介绍了适应无铅化要求、环境友好的无铅钙钛矿型反铁电-铁电相变材料。最后对当前钙钛矿型Pb基反铁电材料研究与应用中尚需深入探究的问题进行了总结。     

铁电薄膜过渡层材料的研究进展

具有介电、铁电、压电等特性的铁电薄膜在动态随机存储器、移相器等功能器件上拥有广泛的应用前景,但其疲劳现象已成为应用的严重障碍,在衬底与铁电薄膜之间添加氧化物过渡层可以改善这种现象.综述了普通氧化物、钙钛矿型氧化物、超导氧化物等作为过渡层材料对铁电薄膜结构与性能的影响.     

铁电薄膜电疲劳研究进展

铁电薄膜在交变电场下发生电疲劳现象是影响其商业应用的主要障碍，也是目前国内外研究的热点。本文从铁电薄膜电疲劳的影响因素、疲劳机理和消除疲劳的措施出发综述了近年来国内外在铁电薄膜电疲劳研究方面取得的进展。     

非晶态铁电薄膜的铁电相转变

用ＡｒＦ脉冲激光在Ｐｔ／Ｔｉ／ＳｉＯ２／Ｓｉ衬底上合成了非晶态ＳｒＢｉ２Ｔａ２Ｏ９铁电薄膜,研究了铁电相转变。采用常规热退火、激光诱导和低温高压水热法使非晶态ＳＢＴ薄膜发生铁电相转变。     

大面积铁电薄膜的MOCVD制备及铁电存储器的研制

铁电薄膜材料具有优良的铁电、压电、热释电、电光及非线性光学等特性,特别与大规模集成电路相集成,研制各种集成铁电学器件,使得铁电薄膜材料越来越引人注目。已研制的器件有铁电存储器、热释电探测器、光波导、光调制器和微驱动器等,可广泛应用于微电子学、光电子学、集成光学、微机械学等领域。其中铁电存储器最具产业化前景。铁电存贮器具有下列突出的优点:(1)不挥发,断电后永久保存信息;(2)数据存取速度快,比EEPROM快4～5个数量级;(3)可重写次数达10~(10),比EEPROM     

铁电材料的电热效应及其研究进展

近年来基于电热效应的绝热退极化制冷技术以环保、高效、可靠等特性受到了国内外的广泛关注。介绍了铁电材料的电热制冷机制,系统概括了不同类型和结构的铁电材料的电热效应方面的国内外研究进展,分析了存在的主要问题以及可能的解决方法,并对铁电材料在制冷方面的实际应用进行了展望。     

铁电薄膜及铁电存储器的研究进展

铁电薄膜是具有铁电性且厚度尺寸为数纳米到数微米的薄膜材料,因其在非挥发性铁电随机存储器方面的潜在应用而受到广泛关注.综述了新型无铅、无疲劳Bi4Ti3O12(BIT)基铁电薄膜材料的制备和改性及性能表征方法,阐述了铁电薄膜的3种失效机制及铁电薄膜存储器的研究现状,最后提出了铁电薄膜及存储器今后可能的研究方向.     

铁电膜层制备技术研究现状

具有铁电性且厚度在数十纳米至数微米的铁电薄膜具有良好的压电性、介电性及热释电性等特性,在微电子、光电子和微电子机械系统等领域有着广阔的应用前景.随着铁电薄膜制备技术的发展,使现代微电子技术与铁电薄膜的多种功能相结合,必将开发出众多新型功能器件,促进新兴技术的发展,因此对铁电薄膜的研究已成为国内、国际上新材料研究中的一个十分活跃的领域.在铁电薄膜的许多应用中,铁电存储器尤其引人注目.如何制备性能良好的铁电薄膜,满足集成铁电器件的要求成为制约铁电薄膜应用的关键环节,薄膜制备技术的进步可以提高铁电薄膜的质量,目前人们已经能够使用多种方法制备优良的铁电薄膜.总体来说,制备铁电薄膜按其制膜机理大体上可分为化学沉积法和物理沉积法两大类.化学沉积法制备微纳铁电薄膜,通过对薄膜成分、元素掺杂及薄膜取向等方面的研究提高铁电薄膜的性能,从而制备出高质量的薄膜.物理沉积法一般是在较高的真空度下进行,采用不同的基片和调节基片的温度可制得不同取向的薄膜,甚至外延薄膜,这种方法对自发极化呈现高度各向异性的薄膜制备显得尤为重要.热喷涂方法制备厚涂层通过从元素掺杂、热处理、工艺参数优化等方面来改善铁电涂层的性能.铁电薄膜制备技术的进步可以提高薄膜的质量,而薄膜质量的提高又可以促进功能器件制备技术的进步、使用性能的提升,从而使其得到更广泛的应用.本文综述了近年来铁电薄膜制备技术及其应用研究的新进展,主要针对化学方法、物理方法及热喷涂方法制备铁电薄膜的技术难点讨论了铁电薄膜成形的物理化学机理、优缺点及其应用情况.     

铁电材料介电非线性研究进展

铁电材料是一类重要的功能材料,介电(电压)非线性是近年来高新技术研究的前沿和热点之一.综述了关于铁电材料介电非线性的临界尺寸、晶粒尺寸效应、膜厚效应、模型和介质移相器等方面的最新研究进展,提出了研究中需要解决的一些问题.     

铁电薄膜中的电畴研究进展

铁电薄膜是一类重要的功能材料,铁电畴是其物理基础.综述了铁电薄膜中电畴的表征方法(高分辨透射电镜、扫描力显微镜、X射线衍射、拉曼光谱等)、类型(c畴和a畴、180°畴和90°畴等)、临界尺寸(单畴临界尺寸和铁电临界尺寸)等方面的研究进展,提出了研究中需要解决的一些问题.     

铁电薄膜材料及其相关问题研究进展

铁电薄膜材料是目前国际上研究的热点之一.综述了铁电薄膜及其制备技术研究的新进展,介绍铁电薄膜材料的性能及应用,并重点分析了铁电薄膜不同制备技术的优缺点,指出了目前关于铁电薄膜研究中的一些重要问题.     

Multiferroic Heterostructures Integrating Ferroelectric and Magnetic Materials

Multiferroic heterostructures can be synthesized by integrating monolithic ferroelectric and magnetic materials, with interfacial coupling between electric polarization and magnetization, through the exchange of elastic, electric, and magnetic energy. Although the nature of the interfaces remains to be unraveled, such cross coupling can be utilized to manipulate the magnetization (or polarization) with an electric (or magnetic) field, known as a converse (or direct) magnetoelectric effect. It can be exploited to significantly improve the performance of or/and add new functionalities to many existing or emerging devices such as memory devices, tunable microwave devices, sensors, etc. The exciting technological potential, along with the rich physical phenomena at the interface, has sparked intensive research on multiferroic heterostructures for more than a decade. Here, we summarize the most recent progresses in the fundamental principles and potential applications of the interface‐based magnetoelectric effect in multiferroic heterostructures, and present our perspectives on some key issues that require further study in order to realize their practical device applications.     

不挥发铁电存储器的最新发展

铁电材料具有自发极化并可由外电场反转，因此可以构成一种不挥发存储器．铁电薄膜与半导体集成，产生铁电随机存储器，并将成为存储器技术的主体．     

多重铁性材料的研究进展

多重铁性材料是一类可以同时具有(反)铁电、(反)铁磁及铁弹中两者或两者以上耦合性质的多功能材料,其丰富的物理现象和颇大的应用潜力受到学术和工程领域的广泛关注.归纳了多重铁性材料的研究进展,包括种类、耦合机理、制备方法和影响因素等;讨论了其实验和理论研究中的发展及存在的问题,并在此基础上展望了多重铁性材料的研究前景.     

磁控溅射法制备BiFeO_3/CoFe_2O_4多铁性复合薄膜及其铁电铁磁性研究

用磁控溅射法在Pt/TiO2/SiO2/Si衬底上成功制备了BiFeO3(BFO)/CoFe2O(4CFO)层状结构磁电复合薄膜,测试结果显示此磁电复合薄膜在室温下同时存在铁电性和铁磁性。在70V极化电压,室温条件下,剩余极化强度(2Pr)和矫顽电场强度(2Ec)分别为77μC/cm2和678kV/cm;饱和磁化强度(2Ms)和矫顽磁场强度(2Hc)分别为154emu/cm3和2.6kOe。     

铁电薄膜电滞回线测量研究

在总结铁电材料测量理论基础上，运用相量的概念从理论上导出了铁电薄膜的线性感应电容和漏导对测量电滞回线所产生的影响。根据铁电薄膜的特性与实测结果分析了电极和测试信号的频率对测量的影响，提出了在测试过程中对铁电薄膜制备微电极和适当提高测试信号频率的优越性。     

MF(I)S结构设计对硅基铁电薄膜系统C-V特性的影响

为制备符合铁电场效应晶体管（ Ｆ Ｆ Ｅ Ｔ） 及铁电存储二极管（ Ｆ Ｍ Ｄ） 要求的高质量铁电薄膜,采用 Ｐ Ｌ Ｄ （ Ｐｕｌｓｅｄ Ｌａｓｅｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ） 工艺, 制备了不同 Ｍ Ｆ （ Ｉ） Ｓ 结构的硅基铁电薄膜系统由 Ｃ－ Ｖ特性的对比分析可见, 影响 Ｃ－ Ｖ 特性的主要因素除了衬底类型、界面特性之外, 还有薄膜的结构设计在此基础上, 为改善铁电薄膜的 Ｃ－ Ｖ 特性提出了合理设想