(Bi,Yb)4Ti3O12薄膜退火研究

采用溶胶-凝胶旋涂法在Pt(111)/Ti/SiO2/Si(100)基底上成功地沉积出(Bi,Yb)4Ti3O12[Bi3.4Ybo.6Ti3O12,BYT]铁电薄膜.系统地研究了退火温度对BYT铁电薄膜的晶体结构、表面形貌以及铁电性能(剩余极化强度)的影响.揭示了退火温度对BYT薄膜的晶体结构、表面形貌以及铁电性能有着明显的影响,给出了最佳退火温度为700℃左右.     

(Bi,Yb)4Ti3O12铁电薄膜的制备

采用稀有金属镱元素对钛酸铋进行掺杂,以期获得性能较好的(Bi,Yb)4Ti3O12铁电薄膜.采用溶胶-凝胶旋涂法在p型Si(100)基底上成功地沉积出(Bi34,Yb06)Ti3O12[BYT]铁电薄膜.用X射线衍射法对其结构及其成份进行了表征,用铁电分析仪(RT66A)测试了其铁电性.并就影响BYT薄膜铁电性能的因素进行了分析.     

PZT铁电薄膜的低温原位生长

在溅射法预制备的LaNiO3/Si基片上,用射频溅射法在较低的衬底温度(235～310℃)和纯Ar气氛中原位生长Pb(Zr0.52Ti0.48)O3(PZT)薄膜.通过优化溅射功率、基片温度等工艺,最后在260℃的较低基片温度上成功制备出具有良好铁电性的PZT薄膜.使用X射线衍射(XRD)测试样品的结构,原子力显微镜观察其表面形貌,TD-88A标准铁电测试系统测试样品(Ar/PZT/LNO结构)的铁电性能.结果表明:(1)溅射功率110W,基片温度260℃时,原位沉积的PZT呈(111)、(200)取向;(2)上述工艺制备的PZT薄膜展现良好的铁电性,在5V测试电压时,其剩余极化为23.1uc/cm2,漏电流密度为1.34×10-4A/cm2.     

MFS结构钛酸铋铁电薄膜掺铌改性研究

基于MFS结构铁电存储器的需要,采用溶胶-凝胶工艺,在p-Si衬底上制备了对Bi4Ti3O12进行B位Ti元素铌元素取代的铁电薄膜,并电镀上银电极构成MFS结构.研究了掺杂浓度对薄膜的微观结构及铁电性能的影响.研究表明,650℃进行退火的BTN薄膜生长形态良好;2％掺杂取代的薄膜铁电性能最佳,剩余极化强度Pr可达到19...     

Bi_(3.5)Yb_(0.5)Ti_3O_(12)铁电薄膜的制备及性能

采用溶胶-凝胶(Sol-Gel)法在Pt(111)/Ti/SiO2/Si(100)基片上淀积了Bi3.5Yb0.5Ti3O12(BYT)铁电薄膜,研究了在不同退火温度下形成的BYT薄膜的微观结构以及铁电性能方面的区别。结果发现,在610,660,710和760℃不同温度下退火的BYT薄膜的结晶度不同,退火温度越高的BYT薄膜,其结晶度越高。并且发现,BYT薄膜的剩余极化值(2Pr)在710℃以下随退火温度增高而增大,在710℃达到最大;在外加400kV/cm电场时2Pr为36.7μC/cm2,然后随退火温度上升又有所下降。     

Nb/Nd共掺Bi4Ti3O12对ZnO基薄膜晶体管性能的影响

利用化学溶液沉积(CSD)法,在Pt/Ti/SiO2/Si(100)衬底上成功制备以B3.15Nd0.85Ti3-x NbxO12(BNTNx,x=0.01,0.03,0.05,0.07)薄膜作为栅介质层、以ZnO薄膜作为有源层的铁电薄膜晶体管(ZnO/BNTN铁电TFT)。研究了Nb含量对BNTN薄膜微结构、介电和铁电性能的影响。结果表明,BNTN0.03薄膜的剩余极化(2 Pr)最大(71.4μC/cm2),介电常数最大(370)。测得BNTNx薄膜的居里温度约为410℃,介电损耗(tanδ)约为0.02。ZnO/BNTN铁电TFT相比ZnO/SiO2层TFT,有较好的输出特性和转移特性,其阈值电压、沟道迁移率、存储窗口和开关电流比分别达到了2.5V、5.68cm2/Vs、1.5V和1.8×105。     

Si基Bi_4Ti_3O_(12)薄膜电滞回线及铁电性能的研究

采用溶胶-凝胶(Sol-Gel)法直接在p-Si衬底上制备生长Bi4Ti3O12铁电薄膜,研究了Ag/Bi4Ti3O12/p-Si异质结电滞回线的特征及Bi4Ti3O12薄膜的铁电性能。空间电荷层的存在使Si基Bi4Ti3O12铁电薄膜呈不对称的电滞回线并导致薄膜的极化减弱。退火温度同时影响了薄膜的晶粒尺寸和薄膜中的载流子浓度,而这两种因素对铁电性能的影响是相反的。Bi4Ti3O12薄膜的铁电性能随退火温度的变化是两种因素共同作用的结果。     

(Pb,La)TiO3薄膜电畴生长的压电响应力显微镜研究

压电响应力显微镜为铁电薄膜电畴的研究提供了一种有效的检测方法.本实验用压电响应力显微镜(PFM)对不同退火温度的(Pb,La)TiO3铁电薄膜进行表征,得到了各个样品相应的形貌像、面外电畴像和面内电畴像.结果表明,随退火温度升高,(Pb,La)TiO3铁电薄膜的表面形貌表现出从粘连到结晶较好,到出现抱团的变化过程;此外,随退火温度升高,铁电薄膜的自发极化强度先增强后减弱.通过对这一系列铁电薄膜电畴进一步研究得到:在625℃退火1 h后,(Pb,La)TiO3铁电薄膜以非铁电相为主;而在650℃和675℃退火1 h后,(Pb,La)TiO3铁电薄膜以铁电相为主.     

射频磁控溅射法制备(Ba_(0.7)Sr_(0.3))TiO_3铁电薄膜

采用射频磁控溅射法制备了用于非致冷红外焦平面阵列的 ( Ba0 .7Sr0 .3) Ti O3( BST)铁电薄膜。研究了BST铁电薄膜的制备工艺 ,分析了 BST铁电薄膜的晶体结构和微观形貌。测试了其介电特性 ,测得的相对介电常数 -温度曲线表明制备的 ( Ba0 .7Sr0 .3) Ti O3铁电薄膜的居里温度在室温附近 ,约 3 0°C处。     

Research progress of Pb(Zrx, Ti1-x)O3 thin films prepared by sol-gel method

Pb(2rx,Ti1-x)(PZT)铁电薄膜因具有优良的铁电性、压电性、热释电性和声光性能而受到广泛关注,其电、光性能与其制备过程密切相关.简要介绍了PZT薄膜制备工艺流程,系统地从前驱体溶液、摩尔比r(Zr∶Ti)、热处理工艺、电极材料以及掺杂改性等五个方面概述了sol-gel法制备PZT薄膜的研究进展,并指出了目前sol-gel法制备PZT铁电薄膜研究中存在的一些问题以及未来的研究方向.     

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。     

钛酸铋薄膜的室温脉冲激光沉积研究

在室温下,采用脉冲激光沉积（ＰＬＤ）技术在７．６２ｃｍＰｔ／Ｔｉ／ＳｉＯ２／Ｓｉ（１００）衬底上制备了钛酸铋（Ｂｉ４Ｔｉ３Ｏ１２）薄膜。Ｂｉ４Ｔｉ３Ｏ１２薄膜的厚度和组分均匀性采用卢瑟福背散射（ＲＢＳ）和扩展电阻技术（ＳＲＰ）来分析、表征;采用Ｘ射线衍射（ＸＲＤ）技术研究了薄膜的退火特性。研究发现单独用常规退火或快速退火热处理的Ｂｉ４Ｔｉ３Ｏ１２薄膜中较容易出现Ｂｉ２Ｔｉ２Ｏ７杂相;而采用常规退火和快速退火相结合的方法,较好地解决了杂相出现的问题,得到相结构和结晶性完好的Ｂｉ４Ｔｉ３Ｏ１２薄膜。透射电子显微镜实验和扩展电阻实验表明,室温下制备的Ｂｉ４Ｔｉ３Ｏ１２薄膜具有良好的表面和界面特性。     

钨掺杂CaBi_4Ti_4O_(15)基陶瓷的介电和铁电性能研究

用固相反应法制备了钨掺杂的铋层状结构铁电陶瓷Ca0.7La0.3Bi4(Ti1–xWx)4O15(x=0,0.025,0.100和0.200)。研究了钨掺杂对其介电、压电和铁电性能的影响。结果表明,当x<0.1时掺钨陶瓷已形成单晶相。Ca0.7La0.3Bi4(Ti0.975W0.025)4O15陶瓷具有最佳性能,其εr为183.15,tanδ为0.00446,d33为14pC/N,2Pr为26.7×10–6C/cm2,2Ec为220×103V/cm。SEM显示CaBi4Ti4O15基陶瓷的晶粒为片状。     

Bi3．25La0．75Ti3O12超薄铁电薄膜的光学性质研究

采用化学溶液沉积法在Pt／Ti／SiO2／Si衬底上制备了厚度小于100nm的Bi3.25La0.75Ti3O12(BLT)铁电薄膜，测量了光子能量为2～4．5eV的紫外可见椭圆偏振光谱．根据经典的电介质光学色散关系和五相结构模型，拟合获得薄膜在透明区和吸收区的光学常数、表面粗糙度、薄膜与衬底界面层以及BLT薄膜的厚度．薄膜在透明区的折射率色散关系可以通过单电子Sellmeier模型成功地进行解释．最后，根据Tauc’s法则，得到Bi0.25La0.7Ti3O12薄膜的直接禁带宽度为3．96eV．     

Nb掺杂对Bi_4Ti_3O_(12)陶瓷铁电性能的影响

采用固相反应法制备了Bi4Ti3-xNbxO12+x/2(x=0～0.090,BTN)铁电陶瓷,研究了Nb掺杂量对BTN陶瓷铁电性能的影响。结果表明,适量的Nb掺杂可显著提高材料的剩余极化强度Pr,一定程度上降低矫顽场强Ec,并减小BTN陶瓷的平均晶粒尺寸(1～2μm)。当x=0.045时,陶瓷的综合性能较好,即有较高的2Pr(0.27×10–4C/cm2)和较小的2Ec(7.43×104V/cm),其剩余极化强度与未掺Nb的Bi4Ti3O12陶瓷相比,提高了近3.8倍。     

金属/SiO2/Si基Bi4Ti3O12铁电薄膜的J-V特性

采用sol-gel方法在Pt/Ti/SiO2/Si衬底上制备了Bi4Ti3O12铁电薄膜。测试了其在直流电场下流过铁电薄膜的漏导电流J-V特性。测量结果显示正向漏电流明显小于负向漏电流。并讨论了金属–铁电薄膜所形成的整流接触特性,以及金属/SiO2/Si基Bi4Ti3O12铁电薄膜系统在不同电压范围(0~±6V)的导电机制。     

(Bi0.88Ce0.12)2Ti2O7薄膜的结构及C-V特性

采用化学溶液分解法(CSD)在p型Si<100>衬底上制备了(Bi0.88Ce0.12)2Ti2O7薄膜,分别借助X线光电子能谱仪、紫外-可见分光光度计研究了薄膜的化学特性、紫外-可见吸收光谱等结构性能.结果表明,在烧绿石相Bi2Ti2O7薄膜中掺杂Ce3+取代部分Bi3+后,薄膜在高温退火下仍能保持原有的相结构.利用HP4192A型阻抗分析仪测试薄膜的电容-电压(C-V)特性,计算出600℃、650℃、700℃、750℃退火条件下薄膜的介电常数分别为144、190、214、176,固定电荷密度值分别为3.44×1011cm-2、5.82×1011cm-2、5.58×1011cm-2和2.49×1010cm-2.     

Bi4Ti3O12栅Si基铁电场效应晶体管特性研究

采用溶胶 -凝胶工艺制备了 Si基 Ag/Bi4 Ti3O1 2 栅铁电场效应晶体管。研究了 Bi4 Ti3O1 2 铁电薄膜厚度、栅宽 /长比等器件结构参数对性能的影响。研究表明 :铁电场效应晶体管的阈值电压、击穿场强和剩余极化等并不随 Bi4 Ti3O1 2 薄膜厚度的增加而线性变化 ,跨导和漏 -源电流在不同的栅宽 /长比范围变化趋势不同 ,当Bi4 Ti3O1 2 厚度为 2 0 0～ 40 0 nm、Wg/Lg 取 1～ 2时 ,器件可获得较好的综合性能 ,不同栅压变化过程的 Isd-Vsd特性曲线并不重合 ,表明该器件具有源于铁电薄膜极化的场效应特性。