溅射法制备高取向Pt薄膜的工艺研究

采用射频磁控溅射工艺在SiO2／Si衬底上成功制备了适用于pZT铁电薄膜底电极的180nm厚、沿(111)晶向强烈取向的Pt薄膜。厚约50nm的Ti膜被用作过渡层，以增强Pt薄膜与衬底之间的黏着性。实验表明，在Pt薄膜的制备过程中，较高的衬底温度有利于薄膜晶化，促使Pt薄膜沿(111)晶向择优取向生长。而在薄膜沉积后加入适当的热处理工艺，能有效地提高Pt薄膜的择优取向性，同样可以得到沿(111)晶向强烈取向的Pt薄膜。原子力显微镜分析表明，制得的薄膜结构相对致密，结晶状况良好，晶粒尺寸约为50nm。     

退火工艺对钛酸锶钡薄膜结构的影响

采用射频磁控溅射在Pt/Ti/SiO2/Si(100)衬底上制备Ba0.6Sr0.4TiO3(BST)铁电薄膜,在500~750℃之间对薄膜快速退火。XRD分析表明:500℃时BST薄膜开始晶化为ABO3型钙钛矿结构,温度越高结晶越完整,晶粒越大。理论计算表明,薄膜在低温退火后无择优取向,高温退火后在(111)、(210)晶面有择优取向。退火气氛、保温时间、循环次数等因素对薄膜晶粒大小无明显影响,但对表面粗糙度和结晶程度影响较大。     

退火对ZnO薄膜结构及缺陷的影响

采用射频反应磁控溅射法在Si(111)基片上制备了高度c轴择优取向的ZnO薄膜,采用X线衍射(XRD)、X线光电子能谱(XPS)分析方法研究了退火对ZnO薄膜结构及缺陷的影响.结果表明,随着退火温度的上升,薄膜的择优取向及取向一致性更好,晶化程度增高,晶粒尺寸变大.退火使更多的Zn间隙原子回到晶格位置,并弥补薄膜中氧的...     

PLD法制备高介电调谐率的纳米晶BZT薄膜

用脉冲激光沉积工艺制备了Ba(ZrxTi1-x)O3(x=0.25,0.30简称BZT25和BZT30)介电薄膜。在650℃原位退火10 min,薄膜为(111)取向柱状生长的晶粒,取向度分别为0.45和0.75。BZT25和BZT30薄膜的平均晶粒尺寸分别为50 nm和60 nm。在室温、1 MHz和3×105 V/cm条件下,BZT25的最大εr和调谐率分别达到563和65%,BZT30的最大εr和调谐率分别达到441和57%。薄膜为(111)取向生长,主要是基于薄膜与底电极Pt界面层立方相结构Pt3Ti的诱导,即(111)Pt3Ti和(111)BZT的晶格匹配。     

分段退火工艺对PZT薄膜结晶和铁电性能的影响

快速退火(RTA,rapid thermal annealing)工艺的升温速率高,可以在很短的时间(1 min)内升到PZT薄膜的晶化温度,缩短薄膜的晶化时间,有利于降低升温过程中氧化铅的挥发损失,减少过渡层Ti原子的扩散。但是因为热处理时间太短,RTA在控制薄膜残余应力和薄膜的取向生长方面存在着不足。设计分段RTA工艺来控制薄膜生长的结晶取向,采用XRD和SEM对PZT薄膜微观结构进行分析,结果表明:分段RTA工艺能够获得结晶性能和铁电性能良好的(111)择优取向的PZT薄膜,650℃是形核阶段最佳退火温度,600℃是晶粒生长阶段最佳温度,二次退火工艺可以促进薄膜晶化完全。     

Pt/PZT铁电薄膜结晶性能与界面结构研究

锆钛酸铅[Pb(ZrxTi1-x)O3,PZT]薄膜具有优异的铁电性能,其中以(111)取向的PZT薄膜铁电性能更优异。目前对影响PZT薄膜取向生长的因素还未完全研究清楚,而PZT薄膜制备中,薄膜的择优取向生长控制是薄膜制备工艺的难点。采用TEM观察界面微观结构,利用高斯软件在TPSS/def2-TZVP水平下计算优化出PbxPt团簇分子的结构,发现界面层上形成的这类分子属于量子点范畴,结构上与PZT薄膜(111)晶面取向相似。提出高温退火生成的大量PbxPt团簇分子是(111)晶面取向生长的"诱导剂",控制界面层这种物质的生成和扩散可以控制PZT薄膜(111)取向生长。     

基于溶胶-凝胶技术的PZT厚膜快速成膜研究

摘要：采用快速成膜技术在Pt(111)／Ti／SiO2／Si(100)衬底上成功制备了总厚度为2．56μm，结构致密且无裂纹的Pb(Zr0．53，Ti0.47)O3铁电厚膜。研究了快速成膜技术中热分解温度对薄膜结晶取向的影响，分析了在相同退火条件下，分别采用不同热分解温度制备得到的薄膜的结晶状况。X射线衍射分析表明，采用350℃热分解温度得到的薄膜为单一钙钛矿相结构，且沿(100)晶向强烈取向；薄膜断面的扫描电子显微镜照片表明，该薄膜结构致密，晶粒呈现明显的柱状生长；薄膜的电学性能测试结果显示，薄膜的相对介电常数高达819，剩余极化为15μC／cm^2，矫顽场强为39kV／cm。     

直流磁控反应溅射制备硅基AlN薄膜

采用直流磁控反应溅射法,在Si(100)和Pt/Ti/Si(100)上制备了AlN薄膜.用X-射线衍射(XRD)、电镜扫描(SEM)、原子力显微(AFM)对薄膜的晶向结构和表面形貌进行了分析,研究了不同工艺参数对薄膜择优取向的影响,分析了AIN晶粒生长的有关机理.制备出的AIN薄膜显示出较好的(002)面择优取向性,半高宽(FWHM)为0.35°～0.40°,折射率约为2.07.     

多层PT/PZT薄膜的结构特性研究

通过溶胶-凝胶(Sol-Gel)法在Pt/Ti/SiO_2/Si基底上制备了多层PT/PZT(PbTiO_3/Pb(Zr_(0.52)Ti_(0.48))O_3)薄膜,研究了不同退火时间对其纳米结构、结晶性能及相变特性的影响。利用FESEM测试了不同退火时间对薄膜纳米结构的影响,选用XRD与Raman分析了薄膜的结晶取向及相变特点。实验结果表明,随着退火时间的增加,薄膜的三方相向四方相转变,并具有(110)择优取向。退火时间为20min是PZT薄膜的最佳退火时间,此时薄膜的结晶效果良好、晶粒大小均匀、具有纯钙钛矿结构,此种结构的薄膜有望应用于MEMS器件中。     

直流磁控反应溅射制备硅基AIN薄膜

采用直流磁控反应溅射法,在Si(100)和Pt/Ti/Si(100)上制备了AlN薄膜。用X-射线衍射(XRD)、电镜扫描(SEM)、原子力显微(AFM)对薄膜的晶向结构和表面形貌进行了分析,研究了不同工艺参数对薄膜择优取向的影响,分析了AlN晶粒生长的有关机理。制备出的AlN薄膜显示出较好的(002)面择优取向性,半高宽(FWHM)为0.35°～0.40°,折射率约为2.07。     

多步退火对(Pb,La)(Zr,Ti)O_3反铁电厚膜的影响

采用溶胶-凝胶技术,在Pt(111)/Ti/SiO2/Si(100)基底上制备Pb0.97La0.02(Zr0.95Ti0.05)O3反铁电厚膜材料,研究了单步和多步退火工艺对反铁电厚膜结构及电学性能的影响。结果表明:与传统的单步退火方式相比,多步退火工艺制备的反铁电厚膜材料晶粒尺寸较大,结构致密性好,室温下反铁电态更稳定,具有良好的择优取向度(100)、较高的介电常数(达529)和饱和极化强度(达42μC/cm2)。其反铁电-铁电和铁电-反铁电的相变电场强度分别为198和89 kV/cm,反铁电-铁电相变电流密度达2×10-5 A/cm2,多次退火工艺可提高反铁电厚膜的成膜质量。     

高取向PZT厚膜的0-3复合法制备

采用 0 3复合法 ,在Pt/Ti/SiO2 /Si衬底上成功制备了单层厚度 0 .9μm ,总厚度 10 μm ,并且无裂纹的Pb(Zr0 .53,Ti0 .4 7)O3铁电薄膜。溶液中粉体的存在减小了加热时的体积收缩 ,降低了制备过程中膜内部产生的应力 ,从而使得单层厚度可达 0 .9μm ,防止了薄膜开裂。X射线衍射分析表明薄膜为单一钙钛矿相结构且结晶状态良好 ,采用已烧结的粉末时 ,薄膜呈〈110〉取向 ;扫描电子显微镜分析表明 ,薄膜表面无裂纹 ;介电性能测试结果显示 ,其相对介电常数可高达 115 0。为了研究粉末的状态和薄膜取向之间的关系 ,将未经烧结的未结晶的PZT粉末加入前驱溶液中 ,在相同的制备条件下 ,可得沿〈10 0〉晶向强烈取向的PZT薄膜     

粉末-溶胶法制备掺LaPZT0-3型厚膜

用粉末 -溶胶 0 - 3型厚膜技术制备出厚度为 10μm的 PL ZT厚膜。PL ZT超细陶瓷粉采用 sol- gel法制备 ,这样保证了其化学组分的准确 ,降低了合成温度。在 Pt底电极上 ,掺 L a PZT (PL ZT- 8/5 3/4 7)厚膜的择优取向为 [111]与 Pt的取向一致 ,而纯 PZT(PL ZT- 0 /5 3/4 7)厚膜的择优取向为 [10 0 ]。在同等工艺条件下 ,掺 L a PZT厚膜晶粒大于纯 PZT厚膜的晶粒。厚膜介电、铁电性能分别使用 HP4192 A低频阻抗分析仪和 ZT- 铁电材料参数测试仪进行测试 ,结果表明掺 L a PZT厚膜的频率特性较好 ,矫顽电场强度 Ec有显著降低。     

纳米尺度压电薄膜PZT的结构特征和性能

采用改进的溶胶-凝胶(Sol-Gel)方法在Pt/Ti/SiO2/Si基片上制备锆钛酸铅(PZT)纳米晶薄膜,研究了不同的热处理方式对PZT薄膜的晶粒结构、尺寸及电学性能的影响。X-射线衍射(XRD)分析表明:传统的热处理方式更有利于得到具有一定择优取向性的PZT薄膜。原子力显微镜(AFM)显示:快速热处理方式使PZT薄膜的晶粒具有自形晶结构,晶粒的排布更为有序,从而改善了薄膜的致密性。阻抗分析仪的测试结果表明:经快速热处理的薄膜,漏电流大约比传统热处理处理的薄膜的漏电流降低了20倍左右。     

工艺参数对氧化镁(MgO)薄膜的结构影响

氧化镁（ＭｇＯ）薄膜作为等离子体显示器（ＰＤＰ）的介质保护膜，其结构对于显示器的工作特性有重要影响。本文研究了ＭｇＯ薄膜在制备过程中工艺条件对薄膜结构的影响。结果表明：ＭｇＯ薄膜有（１１１）晶面的择优取向；基底温度超低或沉积速率越低，择优取向越明显；薄膜厚度或退火温度增加，各衍射强度增强；择优取向不变。     

退火温度对ZnS/PS薄膜的晶体结构和光电性质的影响

用脉冲激光沉积法(PLD)在多孔硅(PS)衬底上生长ZnS薄膜,分别在300℃、400℃和500℃下真空退火。用X射线衍射(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)研究了退火对ZnS薄膜的晶体结构和表面形貌的影响,并测量了ZnS/PS复合体系的光致发光(PL)谱和异质结的I-V特性曲线。研究表明,ZnS薄膜仅在28.5°附近存在着(111)方向的高度取向生长,由此判断薄膜是单晶立方结构的-βZnS。随着退火温度的升高,-βZnS的(111)衍射峰强度逐渐增大,且ZnS薄膜表面变得更加均匀致密,说明高温退火可以有效地促进晶粒的结合并改善结晶质量。ZnS/PS复合体系的PL谱中,随着退火温度升高,ZnS薄膜的自激活发光强度增大,而PS的发光强度减小,说明退火处理更有利于ZnS薄膜的发光。根据三基色叠加的原理,ZnS的蓝、绿光与PS的红光相叠加,ZnS/PS体系可以发射出较强的白光。但过高的退火温度会影响整个ZnS/PS体系的白光发射。ZnS/PS异质结的I-V特性曲线呈现出整流特性,且随着退火温度的升高其正向电流增加。