ITO玻璃衬底上PLZT铁电薄膜的制备与电性能

用sol-gel法在掺Sn的In2O3导电透明膜(ITO)衬底上,制备了La掺杂的PbZr0.5Ti0.5O3(PLZT)铁电薄膜。研究了La掺杂量对薄膜的铁电、介电和漏电性质的影响。结果表明,x(La)为5%的PLZT薄膜经650℃退火,有优良的铁电特性,外加15V电压下,剩余极化强度为35.4×10–6C/cm2,矫顽场强为111×103V/cm。100kHz时的εr和tgδ分别为984和0.13。在外加电场小于9V时,薄膜的漏电流密度不超过10–8A/cm2。     

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(101)为首要方向的多晶结构。结果表明,Co掺杂的PZT薄膜的剩余极化强度、矫顽场强、相对介电常数和漏电流密度均大于PZT薄膜的相应值,但在掺杂x(Nb)为1%~10%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相对介电常数也有所减小。     

B掺ZnO薄膜的制备及其光学性能研究

利用溶胶-凝胶法(sol-gel)在玻璃和硅衬底上生长了B掺杂量分别为0 at％、0.5at％、1.0 at％、2.0 at％、3.0 at％、4.0 at％的ZnO薄膜.采用X射线衍射仪(X-ray diffraction,XRD)、扫描电子显微镜(scanning electron microscope,SEM)、紫外-可见(ultraviolet-visible,UV-Vis)分光光度计等测试手段对薄膜的结构、形貌和光学性能进行了表征.结果 表明:所制备的样品在2θ=34.4°左右出现了ZnO晶体的(002)衍射峰,说明制得的样品具有六方纤锌矿结构.并且(002)衍射峰的半高宽先变小后变大,这说明衍射峰的强度是先加强后减弱,证明其晶粒尺寸是先增大后减小.当B掺杂量为3.0 at％时,样品沿(002)方向择优取向生长最为明显,薄膜上的晶粒生长均匀、致密.B掺氧化锌(BZO)薄膜在可见光区的透过率随B3+的掺杂量的增加先增加后减小,并出现轻微蓝移的现象.当掺入B3+的量为3.0 at％时,薄膜结晶质量最好,表面最为均匀、致密,透过率达到90％.     

掺杂对钽丝电性能影响的研究

通过显微组织观察、直流漏电流测试,研究了掺杂元素种类(A、B两类)及其掺杂量在不同退火温度下对钽丝微观组织以及直流漏电流的影响。结果表明:随着掺杂量的增加,钽丝的再结晶温度升高,组织晶粒细化,其中掺B比掺A细化效果更加明显;掺A和B的钽丝比仅掺A的钽丝或纯钽丝直流漏电流性能要好,且掺400×10-6(质量分数)的A与掺400×10-6的A、400×10-6的B钽丝的直流漏电流数值在同类钽丝中最低,可达到约0.007×10-6A·cm-2。     

Co掺杂对BST薄膜介电性能的影响

用sol-gel法在Pt/Ti/SiO2/Si(100)衬底上制备了掺Co的钛酸锶钡(BST)薄膜,研究了Co的掺杂量x(Co)对BST薄膜的晶相结构和电学性能的影响。结果表明:随着x(Co)的增加,BST薄膜的介电常数εr,介质损耗tgδ和漏电流密度JL均降低;当x(Co)为5%时,BST薄膜的εr、tgδ、JL、可调性和品质因子分别为:228.3、0.013、3.69×10–7 A/cm2、15.4%、12.03。     

Nd掺杂对BiFeO3薄膜微结构和电学性能的影响

采用化学溶液方法,在LaNiO3/Si(100)衬底上生长了Nd掺杂的BiFeO3薄膜.XRD分析结果表明,随着Nd掺杂量的增加,薄膜晶格变小,Nd掺杂量为20%时,薄膜出现杂相.介电测试表明,随着Nd掺杂量的增加,介电常数和损耗减小,Nd掺杂量为2%的薄膜表现出很强的介电色散现象并出现介电损耗弛豫峰,其符合类德拜模型特征.随着Nd掺杂量增加,薄膜的漏电流减小,在低电场下,电流输运遵从SCLC模型,在高场下,电流输运遵循Poole-Frenkel模型.分析结果表明Nd掺杂对薄膜微结构和电学性能有显著影响.     

La掺杂对BLT薄膜微观结构与性能的影响

采用sol-gel工艺低温制备了Si基Bi4–xLaxTi3O12(BLT)铁电薄膜。研究了La掺杂量对薄膜微观结构、介电和铁电性能的影响。结果表明,600～650℃退火处理的BLT薄膜表面平整无裂纹,晶粒均匀,无焦绿石相或其它杂相,薄膜为多晶生长;La掺杂量x在0.5～0.85的BLT薄膜介电与铁电性能优良,其εr和tanδ分别介于284～289和(1.57～1.63)×10–2,4V偏压下薄膜的漏电流密度低于10–8A/cm2,Pr可达(13.0～17.5)×10–6C/cm2,Ec低至(102.5～127.8)×103V/cm。     

硼硅对BST薄膜结构和性能的影响

用sol-gel法制备0.5mol/L钛酸锶钡(Ba0.7Sr0.3TiO3)前驱溶液,并在其中加入硼、硅成功地制备了室温下具有优良铁电性质的BSTS薄膜。XRD及DSC分析显示,BSTS薄膜呈现钙钛矿结构。测试结果表明,随着硼、硅的加入量增加,其εr和tgδ明显降低。当硼、硅的加入量小于10mol/L时,薄膜的漏电流比没有加入硼、硅的BST薄膜的低,当硼、硅的加入量大于15mol/L时,薄膜的漏电流比没有加入硼、硅的BST薄膜的高。     

Mn掺杂BST薄膜的制备与表征

采用醋酸水溶液体系溶胶－凝胶法制备了未掺杂和掺Mn(II）钛酸锶钡（BST）薄膜。用这种方法。可在BST体系中容易地加入任何浓度的金属离子，并可在室温下长期保存，根据X－射线衍射图（XRD）和表面形貌，薄膜的晶化温度取为650－750℃，根据掺Mn BST的Mn2p3/2X－射线光电子能谱（XPS）图中Mn2p3/2的峰位置，显示出薄膜中Mn的价态与加入Mn(II)离子价态相同，根据结合能的峰移，可以得到掺Mn BST的费密能级降低0．7eV.I-V特性和介电特性测试表明，掺Mn(II)BST的漏电流明显降低，相对的介电常数增加，损耗角正切降低0．01，根据漏电性质，介电常数和损耗的关系，2％（摩尔分数）的Mn掺杂的BST薄膜适合于低频小信号（2V以下，约500kHz)应用，而高浓度的Mn掺杂适合于大信号较高频率（1MHz以上）应用。     

Sn掺杂量对Sn-Al共掺ZnO薄膜光学性能的影响

利用溶胶-凝胶(sol-gel)法在玻璃和硅衬底上制备了不同Sn掺杂量的Sn-Al共掺的ZnO薄膜。采用X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、紫外可见分光光度计(UV-Vis)、光致发光谱(PL)等测试手段,对薄膜的结构、形貌和光学性能进行了表征。结果表明:所制备的样品晶粒均沿(002)方向择优生长,且随着Sn元素掺杂量的增加,择优取向性先增强后减弱,同时薄膜的半高宽先减小后增大,半高宽最小时,薄膜的结晶质量最好。与只掺Al元素的ZnO薄膜相比,共掺后的薄膜近紫外发光峰的强度明显降低,出现了轻微的蓝移,且在600 nm处的缺陷发光强度明显增强;随着Sn掺杂量的增加薄膜的透过率先增加后减小。与AZO薄膜相比,当Sn的掺杂量为0.020时,薄膜的结晶质量更好,缺陷发光更强,光透过率更高。     

ZnO过渡层对BiFeO_3薄膜铁电性能的影响

采用溶胶–凝胶法,在Pt(111)/Ti/SiO2/Si(100)衬底上采用逐层退火工艺制备了BFO(BiFeO3)、ZnO/BFO和ZAO(掺铝氧化锌)/BFO薄膜,研究了ZnO、ZAO过渡层对BFO薄膜晶相以及铁电、漏电和介电性能的影响。结果表明:与BFO薄膜相比,ZnO/BFO薄膜的表面更加致密、平整,结晶性更好,双剩余极化强度(2Pr)有非常大的提高,漏电和介电性能也均有改善。ZAO/BFO薄膜的铁电性能比ZnO/BFO薄膜的铁电性能差,这与ZAO的导电性强于ZnO有关。     

（Ba0.5Sr0.5）TiO3铁电薄膜的制备工艺及电学性质研究

采用溶胶 凝胶方法制备出纯立方钙钛矿相、介电性能和漏电流特性良好的 (Ba0 .5Sr0 .5)TiO3 铁电薄膜 .研究发现 ,随着烧结温度的升高 ,(Ba0 .5Sr0 .5)TiO3 薄膜纯度和结晶度增高 ,介电常数提高 ,漏电流密度降低 .在 75 0℃进行保温 1h热处理的薄膜性能较好且稳定 :在室温下测得薄膜介电常数为 2 5 0 ,介电损耗为 0 .0 30 ,漏电流密度为 6 .9× 10 -8A/cm2 .较高的介电常数、较低的漏电流密度可能源于良好的纯度和结晶度 .进一步研究表明 ,薄膜导电遵从空间电荷限制电流机制 .     

溅射功率和气氛对Sialon薄膜，介电性能的影响

采用射频磁控溅射法分别在Ar/N2和Ar/O2气氛中制备了厚度为80～300nm的SiMon薄膜,研究了沉积功率对SiMon薄膜的介电性能的影响.发现在Ar/N2气氛中沉积的Sialon薄膜具有较高的介电常数,漏电流密度和介电损耗也稍大.在Ar/N2气氛下沉积的SiMon薄膜的介电常数在4.8～8.5之间,反映介电损耗的参数△Vy在0.010～0.045V之间,在50MV/m直流电场下的正、反向漏电流密度在10-10～10-8数量级,击穿场强在201～476 MV/m;在Ar/O2气氛下沉积的SiMon薄膜的介电常数在3.6-5.3之间,反映介电损耗的参数△Vy小于0.01V,在50MV/m直流电场下的正、反向漏电流密度在10-10～10-9数量级,击穿场强在260～305 MV/m之间.该绝缘薄膜应用于以Zn2SixGe1-xO4:Mn为发光层的无机EL显示器件和以IGZO为有源层的TFT器件中获得了较好的结果.     

BiFeO3/Bi4Ti3O12多层铁电薄膜的性能研究

采用sol-gel法在FTO/玻璃底电极上制备了BiFeO3/Bi4Ti3O12多层薄膜。研究了室温下薄膜的结构,铁电和漏电流性质。结果表明,相对于纯的BiFeO3薄膜,BiFeO3/Bi4Ti3O12多层薄膜具有更低的漏电流,表现出较强的铁电性,在4.40×105V/cm的测试电场强度下,剩余极化强度为3.7×10–5C/cm2。在2.00×105V/cm的测试电场强度下,BiFeO3和BiFeO3/Bi4Ti3O12薄膜的漏电流密度分别为10–5和10–7A/cm2。     

溶胶-凝胶法制备外延Ba1-xSrxTiO3薄膜及其结构与性能研究

应用溶胶-凝胶技术在Pt/MgO(100)衬底上成功地制备了Ba0.65Sr0.35TiO3外延薄膜.XRD和SEM分析结果表明该薄膜在O2气氛中650℃热处理1h后,其(001)面是沿着Pt(100)和MgO(100)面外延取向生长的;薄膜表面均匀致密,厚度为260nm,平均晶粒大小为48.5nm.当测试频率为10kHz时,BST薄膜的介电常数和损耗因子分别为480和0.02.介电常数-温度关系测试结果表明sol-gel工艺制备的Ba0.65Sr0.35TiO3薄膜其居里温度在35℃左右,且在该温度下Ba0.65Sr0.35TiO3薄膜存在扩散铁电相变特征.当外加偏置电压为3V时,BST薄膜的漏电流密度为1.5×10-7A/cm2.该薄膜可作为制备新型非制冷红外焦平面阵列和先进非制冷红外热像仪的优选材料.     

低介电常数含氟氧化硅薄膜的红外光谱分析

用等离子体化学气相淀积 (PECVD)制备了含氟氧化硅薄膜 (Si OF薄膜 )。通过傅里叶变换红外光谱 (FTIR)分析 ,研究了氟掺入后薄膜结构的变化 ,并进一步讨论了氟对薄膜介电常数及吸水性的影响。研究表明氟掺入后改变了 Si- O键上的电荷分布 ,降低了薄膜中 Si- O键的极性 ,导致 Si- O键伸缩振动吸收峰发生蓝移。同时氟的掺入抑制了强极性 Si- OH键的形成。这些变化有利于薄膜中离子极化和偶极子转向极化的降低 ,因而使薄膜介电常数减小。对 Si- F吸收峰的高斯拟合表明 ,在氟含量较高时 ,薄膜中掺入的氟一部分会以 Si F2 结构存在。由于 Si F2 结构稳定性较差 ,易与水汽发生作用 ,因而高氟掺杂的 Si OF薄膜易吸水 ,并使薄膜性能变差     

Electrical characterization of AlN MIS and MIM structures

Aluminum nitride (AlN) thin films have been deposited on p-Si[100] and Mo-Si[100] substrates. The sputter deposited Mo was polycrystalline, predominantly showing a [110] orientation. Thin AlN films were grown under different process conditions in a physical vapor deposition (PVD) system to attain highly textured polycrystalline films as well as close to amorphous films. MIS and MIM structures were fabricated and electrical properties such as the dielectric constant, leakage current, and high-frequency behavior were investigated. It is found that the dielectric constant is 10 and does not change with the crystallinity of the films. High-frequency measurements up to 10 GHz show no frequency dispersion of the capacitance. The leakage current stays relatively constant between films and is believed to be Poole-Frenkel controlled. Capacitance-voltage (C-V) measurements for MIS structures revealed the presence of charges in the interface layer between the substrate and the dielectric film. The temperature dependence of the capacitance has also been studied.