Ag/Bi4Ti3O12栅铁电场效应管ID-VG特性双曲模型

在理论分析的基础上,结合铁电材料特性及实验数据,提出了Ag/Bi4Ti3O12栅n沟道铁电场效应晶体管转换(ID-VG)特性的双曲模型并进行了数值模拟。该模型不但与阈值电压、沟道饱和电流等器件参数相关而且充分反映了剩余极化、矫顽电压等铁电栅介质极化特性对器件ID-VG特性的影响。结果表明:模拟曲线与实验曲线基本一致,能较好地模拟和描述铁电场效应晶体管的ID-VG特性。     

MFMIS铁电场效晶体管的制备及存储特性

在磁控溅射法制备Pb(Zr0.52Ti0.48)O3(PZT)铁电薄膜的基础上,结合半导体工艺制备了金属/铁电/金属/绝缘层/Si衬底(MFMIS)结构的铁电场效应晶体管。器件的顺时针电容-电压(C-V)特性曲线和逆时针漏电流-栅电压(Id-Vg)特性曲线表明,n沟道PZT铁电场效应晶体管具有明显的栅极化调制效应和极化存储性能,且在-5~ 5 V的电压下存储窗口为2 V。     

衬底对钛酸铋铁电薄膜生长及性能的影响

采用溶胶–凝胶工艺在Si和Pt/Ti/SiO2/Si两种衬底上制备了Bi4Ti3O12铁电薄膜,研究了衬底对Bi4Ti3O12铁电薄膜生长及性能的影响。研究表明:Pt/Ti/SiO2/Si基Bi4Ti3O12薄膜的剩余极化较高但易出现焦绿石相,而Si基Bi4Ti3O12薄膜易于沿c轴取向生长,有利于改善铁电薄膜与硅衬底之间的界面特性,但8mC/cm2的剩余极化却比前者有所降低。     

PZT铁电场效应晶体管电学性能

采用磁控溅射法制备了(111)向择优的Pb(Zr0.52Ti0.48)O3(PZT)铁电薄膜,并结合半导体集成技术制备了金属/铁电/金属/多晶硅/绝缘层/Si衬底(MFMIS)结构的n沟道铁电场效应晶体管.研究了铁电场效应晶体管的C-V特性、I-V特性以及写入速度.顺时针的C-V滞回曲线和逆时针的Id-Vg滞回曲线表明,n沟道PZT铁电场效应晶体管具有极化存储性能和明显的栅极化调制效应,并且在-5V到 5V的Vg电压下从C-V和Id-Vg滞回曲线中都得到了2V的存储窗口.     

PZT铁电场效应晶体管电学性能

采用磁控溅射法制备了(111)向择优的Pb(Zr0.52Ti0.48)O3(PZT)铁电薄膜,并结合半导体集成技术制备了金属/铁电/金属/多晶硅/绝缘层/Si衬底(MFMIS)结构的n沟道铁电场效应晶体管.研究了铁电场效应晶体管的C-V特性、I-V特性以及写入速度.顺时针的C-V滞回曲线和逆时针的Id-Vg滞回曲线表明,n沟道PZT铁电场效应晶体管具有极化存储性能和明显的栅极化调制效应,并且在-5V到+5V的Vg电压下从C-V和Id-Vg滞回曲线中都得到了2V的存储窗口.     

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。     

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。     

高P_r/低P_r栅FFET漏极电流与铁电材料特性的关系

分析了对铁电场效应晶体管漏极电流特性有影响的铁电材料参数,设计了具有单层和双层栅介质结构的铁电场效应晶体管,并进行了仿真研究。仿真结果表明:具有高Pr/低Pr栅介质结构的铁电场效应晶体管在饱和极化后,其极化前后输出漏极电流差最大,有利于存储信号的分辨,提高电路的效率。通过改变该结构中低Pr层的Pr,Ec等铁电材料参数,发现在3~4V间饱和极化,该结构的铁电场效应晶体管的漏极电流输出特性比较稳定,减小了对材料、工艺、Ps/Pr及Ec的依赖性和敏感性,具有易于制造和便于电路设计的优点。     

铁电薄膜Bi3.2Nd0.8Ti3O12的制备及其特性的研究

用脉冲激光淀积法成功地在p-Si底片上制备了高c轴取向的Bi3．2Nd0．8Ti3O12铁电薄膜，研究了薄膜的铁电性能及疲劳特性。研究表明，用钕Nd替代Bi的3．2Nd0．8Ti3O12薄膜具有较好电滞回线（P-E），在应用电压为10V，测试频率为1MHz下，其剩余极化（Pr）及矫顽场（E）分别达到27μC／cm^2和70kV／cm。更为重要的是，Au／Bi3．20Nd0.80Ti3O12／p-Si（100）电容在读／写开关次数达到10^10后仍表现出较好的抗疲劳特性。     

预退火气氛对BDT铁电薄膜性能的影响

介绍了溶胶-凝胶法制备掺Dy元素的Bi4Ti3O12(Bi3.4Dy0.6Ti3O12,BDT)薄膜的工艺过程,并研究了不同预退火气氛对沉积在Pt/Ti/SiO2/Si基片上的BDT薄膜铁电性能的影响。空气中的预退火,薄膜中的H,C等有机成分分解不彻底,有部分残留在薄膜中;而O2气氛下的预退火,由于O2充足,薄膜中的有机成分可以完全分解。退火过程中BDT薄膜晶粒的生长和取向可以受到残留的有机成分的影响,进而对BDT薄膜的铁电性有较为显著的影响。在外加400kV/cm的电场时,空气中预退火的BDT薄膜的剩余极化(2Pr)值和矫顽场(Ec)分别为26.37μC/cm2和114.2kV/cm,而O2气氛下预退火的BDT薄膜的2Pr和Ec分别为36.28μC/cm2和113.6kV/cm,表明O2气氛下预退火可显著提高BDT薄膜的剩余极化值,改善其铁电性能。     

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。     

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。     

溶胶—凝胶法制备掺镧钛酸铋铁电薄膜

利用溶胶-凝胶法在Si（100）及Pt/Ti/Si（100）衬底上制备了Bi3.5La0.5Ti3O12(BLT-5）铁电薄膜,研究了在不同退火条件下BLT-5薄膜的结晶性能。经650℃、30min退火处理的BLT-5铁电薄膜的矫顽场Et=67kV/cm,剩余极化强度Pt=11.2μC/cm∧2,BLT-5铁电薄膜呈现较好的抗疲劳特性,可望用于制备高容量铁电随机存取存储器。     

镍酸镧缓冲层的制备及对钙锶铋钛的影响

采用溶胶-凝胶(Sol-Gel)法在Si(100)衬底上制备了LaNiO3薄膜,然后在LaNiO3/Si(100)上制备了钙锶铋钛薄膜。研究了热处理工艺对LaNiO3(LNO)薄膜的影响。研究结果表明,当热分解温度为350℃、退火温度为750℃,厚为250nm时,制备的LNO薄膜的(110)衍射峰取向择优最明显,电阻率也较低,(为1.8×10-3Ω.cm)。LNO缓冲层的引入促进钙锶铋钛薄膜沿A轴方向生长,明显改善了钙锶铋钛薄膜的电性能,即剩余极化强度Pr=15.2μC/cm2,矫顽电场Ec=70kV/cm。     

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。     

采用氧化物复合底电极的BTO薄膜结构和性能

用球磨法制备Bi4Ti3O1(2BTO)靶材。用PLD法在Pt/TiO2/SiO2/Si基片上先分别以三种氧化物SrRuO(3SRO)、LaSrCoO3(LSCO)、LaNiO3(LNO)和Pt生成复合底电极,再在其上生长了外延取向的BTO薄膜。分析了薄膜的结构和性能。结果表明,这种BTO薄膜的c轴取向得到抑制,其极化强度从0.45×10–6C/cm2提高到0.9×10–6C/cm2;矫顽场强从90×103V/cm下降到50×103V/cm。     

(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.     

Pr和V掺杂的Bi4Ti3O12铁电陶瓷的微结构及电性能

采用传统固相烧结法制备了Pr6O11和V2O5共同掺杂的Bi4Ti3O12铁电陶瓷。XRD分析表明,Pr6O11和少量V2O5的掺杂没有引起材料结构的改变。适当比例Pr6O11的掺杂会使材料的铁电性能有明显的改善,但其电输运特性明显不同于3价稀土离子的掺杂。实验表明,钒掺杂对材料铁电性能的影响主要体现在低电场下,不能简单地以氧空位的变化来解释。配比为Bi3.08Pr0.75Ti2.98V0.02O12的样品的电学性能稳定并且具有较大的剩余极化。     

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...