SO1-Gel法硅基PZT铁电薄膜研究

介绍了以硝酸锆、醋本以铅和钛酸四丁酯为原料用溶胶－凝胶（sol-gel）方法在硅衬底上制备Pb（Zr0.53Ti0.47)O3(PZT)铁电膜的工艺流程。对铁电薄膜的表面形貌、晶化程度、界面状态等性质进行了分析,结果表明硅基PZT薄膜形成了良好的钙伏矿结构,并在此基础上实现了制备PZT铁电薄膜的低温改进工艺。     

SOL-GEL方法制备PZT铁电薄膜新方法及铁电特性研究

我们用SOL-GEL方法对PZT的制备进行了深入细致的研究,PZT薄膜不同组分的加入顺序对铁电特性的影响较小,而精确地控制PZT铁电薄膜的组分是制备性能良好的铁电薄膜的关键,铁电薄膜的退火条件对铁电薄膜特性有着至关重要的影响.我们运用将Zr及Ti有机物溶液加入Pb的有机溶液的新的制备工艺流程以精确地控制Pb/Zr/Ti的组分,从而制备出性能良好的铁电薄膜.在大量实验的基础上,我们绘制出扩散炉和快速热退火时,钙钛矿的形成与退火温度及时间的关系图,并且得出PZT铁电薄膜最佳的退火温度和时间区域.     

锆钛酸铅铁电薄膜电容的研究现状

介绍了Pb(Zr,Ti)O3,(PZT)铁电薄膜电容的研究现状,列举了不同电极和缓冲层所制备出的PZT铁电薄膜电容的结构,并对不同结构进行了分析比较,结果表明由于氧化物电极材料的各种优越性,已被证明可用于替代现有的金属电极材料,从而有效解决了PZT薄膜铁电性能退化的问题,是未来铁电薄膜电容的发展方向.     

力电多场鼓包法测定PZT铁电薄膜的横向压电系数

为表征Pb(Zr_(0.52)Ti_(0.48))O_3(PZT)薄膜的横向压电性能,以纯力场鼓包测试模型和铁电薄膜材料压电方程为基础,推导了PZT铁电薄膜的力电耦合鼓包本构模型。采用溶胶-凝胶法制备了PZT铁电薄膜,并通过化学腐蚀法获得PZT薄膜鼓包样品。在外加电压为0~14V的条件下进行鼓包测试。结果表明,在纯力场作用下,PZT薄膜的弹性模量和残余应力分别为91.9GPa和36.2MPa;随着电压从2V变化到14V,PZT薄膜的横向压电系数d31从-28.9pm/V变化到-45.8pm/V。本工作所发展的力电耦合鼓包测试技术及力电耦合鼓包本构模型为评价铁电薄膜材料的横向压电性能提供了一种有效的分析方法。     

激光脉冲外延生长Pb(Zr0.52Ti0.48)O3薄膜及其特性研究

利用激光脉冲法在LaAlO3衬底上沉积制备LaNiO3薄膜作为底电极并外延生长(100) Pb(Zr0.52Ti0.48)O3铁电薄膜,系统研究了生长温度对PZT外延结构和电学特性的影响.研究发现当生长温度高于550℃时即可得到外延(100)PZT薄膜.在对所制备的PZT薄膜的结构和性能测试表明,650℃下生长的PZT薄膜外延性最佳,并且表现出优异的介电和铁电性能,介电常数ε、剩余极化Pr和矫顽场Ec分别为900、26.5 μC/cm2和52.1kV/cm.试验还证实这种外延PZT薄膜具有优良的抗疲劳特性,可用于铁电存储器的制备中去.     

铁电薄膜退火方法的研究

以锆钛酸铅薄膜（PZT）为例，分析了国内外铁电薄膜退火的各种方法。针对解决铁电薄膜基底高温生长工艺与硅集成电路承受温度较低的不兼容及器件性质劣化的难题，分别对普通炉子退火、快速热退火及激光退火进行了详细的分析比较。激光低温退火技术有望成功地在未来应用PZT铁电薄膜制作组件时，增加其制备工艺设计的弹性和可行性。     

电极对PZT铁电薄膜的微观结构和电性能的影响

采用溶胶—凝胶(sol—gel)工艺分别在Pt／Ti／SiO2／Si和LNO／Si电极上制备Pb(Zr0．53，Ti0．47)O3(PZT)铁电薄膜。研究了不同电极材料对PZT铁电薄膜的微结构及电性能的影响。(100)择优取向的PZT／LNO薄膜的介电性能和铁电性能较(111)／(100)取向的PZT／Pt薄膜略有下降，但在抗疲劳特性和漏电流特性方面都有了很大提高。PZT／LNO薄膜10m次极化反转后剩余极化几乎保持未变，直至10^12次反转后，剩余极化仅下降了17％。     

应用于MEMS的PZT铁电薄膜

薄膜制备工艺的发展使铁电薄膜很好的应用于MEMS, 使两者集成成为可能. 本文将详细论述铁电薄膜的优良性能, 及其与MEMS集成的关键工艺--图形化. 最后, 举例论述了PZT铁电薄膜在MEMS中的应用.     

掺锡氧化铟基底上锆钛酸铅铁电薄膜的制备与表征

用溶胶-凝胶工艺在掺锡氧化铟导电氧化物基底上制备了锆钛酸铅（PZT）铁电薄膜．采用快速热处理工艺改进铁电薄膜的晶格取向,用X射线衍射仪分析了薄膜的结晶取向,分别基于Al／PZT／ITO,1TO／PZT／1TO电容结构利用Sawyer-Tower电路原理测试了薄膜的铁电性能．结果表明,在磁控溅射法生长的1TO表面能够制备出具有钙钛矿结构的（110）取向的PZT铁电薄膜,所得薄膜的相对介电常数达到1000,剩余极化强度Pr达到和Pt基底上接近的15．2uc／cm^2,矫顽场强Ec达到70．8kV/cm．并且利用TF Analyzer 2000铁电分析仪测试了PZT铁电薄膜的疲劳特性,发现ITO底电极上PZT薄膜经过108次反转后,剩余极化强度仅下降15％．研究表明：磁控溅射法制备的掺锡氧化铟透明导电薄膜ITO可以作为铁电薄膜的上下电极．     

纳米结构PZT铁电膜的制备及其表征

采用溶胶-凝胶(sol-gel)自旋涂敷法在硅基氧化铝纳米有序孔膜版介质上(膜版孔径尺寸20～100nm,内生长金属纳米线作为底电极一部分)制备Pb(Zr0.53Ti0.47)O3(PZT)纳米结构铁电膜,并对其介电、铁电性能及微结构进行了表征。介电测量结果表明,厚度25nm的PZT铁电膜,其介电常数在低频区域(频率104Hz)从860迅速下降到100,然后保持在100左右,直至测量频率升高到106Hz。低频区域的介电常数迅速下降是由空间电荷极化所致,它与薄膜和电极之间聚集的界面空间电荷密切相关,尤其是在薄膜与Au纳米线的弯曲界面处。介电损耗在4000Hz附近出现峰值,它来源于空间电荷的共振吸收效应。电滞回线测量结果表明,厚度为100nm的PZT铁电膜,其剩余极化强度为50μC/cm2,矫顽场强为500kV/cm。剖面透射电镜(TEM)像表明PZT纳米铁电膜与底电极(金属纳米线)直接相接触,它们之间的界面呈现一定程度的弯曲。在PZT纳米铁电薄膜后退火处理后,发现部分Au金属纳米线顶端出现分枝展宽现象;而改用Pt纳米线后可有效抑制这种现象。为兼顾氧化铝纳米有序孔膜版内的金属纳米线有序分布及PZT纳米膜的结晶度,选择合适的退火温度是制备工艺中的关键因素。     

Sol—Gel法硅基铁电薄膜研究

介绍了用溶胶－凝胶方法制备Ｐｂ（Ｚｒ０．５３Ｔｉ０．４７）Ｏ３（ＰＺＴ）铁电薄膜的工艺流程。以硝酸锆、醋酸铅和钛酸四丁酯为原料,在９００℃,３０ｍｉｎ退炎条件下制备了硅基ＰＺＴ铁电薄膜。实验分析结果显示,ＰＺＴ铁电薄膜的晶化很完善。研究了ＰＺＴ铁电薄膜与硅之间的界面及其对铁电薄膜品质的影响。并在此基础上实现了制备ＰＺＴ铁电薄膜的低温改进工艺。     

磁控溅射工艺参数对Pb(Zr,Ti)O3薄膜织构的影响

利用RF磁控溅射法制备了Pb(Zr,Ti)O3(PZT)铁电薄膜,利用X射线衍射(XRD)法研究了薄膜的相组成及溅射工艺参数对薄膜织构的影响.结果表明,在小靶基距时,过高溅射功率不利于获得纯钙钛矿相的PZT铁电薄膜.溅射功率及溅射气压影响PZT薄膜的织构及其织构散漫度,提高溅射气压及溅射功率,(111)织构漫散度随之提高.在靶基距为80mm时,选择150w、0.7Pa的溅射工艺可获得具有最佳(100)织构的PZT薄膜.     

PYZT铁电薄膜的制备及特性研究

用sol－gel方法制备了掺Y的PZT铁电薄膜，研究了PYZT溶胶的成胶机理。探讨了Y掺入量对PYZT铁电薄膜的结构、介电、铁电、漏电流和疲劳特性的影响。     

LaNiO3缓冲层对Pb(Zr,Ti)O3铁电薄膜的影响

采用化学溶液法在Pt／Ti／SiO2／Si衬底上制备了PbZr0．4Ti0.6O3／LaNiO3(PZT／LNO)多层薄膜。X射线衍射测量表明LNO缓冲层的引入使PZT薄膜(111)择优取向度减小,(100)取向增加。原子力显微镜测量表明引入LNO缓冲层使得PZT薄膜表面更加平整、致密。在LNO缓冲层上制备的PZT薄膜具有优良的铁电特性和介电特性：LNO缓冲层厚度为40nm时,500kV／cm的外加电．场下。剩余极化(Pr)为37．6μC／cm^2,矫顽电场(Ec)为65kV／cm;100kHz时,介电常数达到822,并且发现LNO缓冲层的厚度为40nm,PZT的铁电、介电特性改进最为显著。     

PZT铁电薄、厚膜及其制备技术研究进展

铁电薄、厚膜材料具有良好的铁电、压电、热释电、电光及非线性光学特性,在微电子学、光电子学、集成光学和微电子机械系统等领域有许多重要的应用.近年来,随着铁电薄、厚膜制备技术的发展,PZT厚膜材料及厚膜器件成为科学工作者研究的热点.介绍了PZT铁电薄、厚膜材料与器件的研究进展以及PZT铁电薄、厚膜制备技术及几种典型的PZT铁电薄、厚膜材料制备技术的特点,并指出了目前存在的一些问题和未来的发展方向.     

用于非制冷热释电红外探测器的 PZT铁电薄膜研究

采用溶胶-凝胶和射频磁控溅射相结合的方法制备了PZT铁电薄膜．用溶胶-凝胶法制备一层PZT薄膜作为籽晶层,在衬底PZT(seed layer)／Pt／Ti／SiO2／Si上用射频磁控溅射过量10％Pb的Pb(ZrxTi1-x)O3(x=0．3)陶瓷靶生长厚500nm的PZT铁电薄膜．采用在450℃预退火,575℃后退火的快速分级退火方法对PZT铁电薄膜进行热处理．PZT铁电薄膜获得了较好的热释电性能,热释电系数、介电常数、介电损耗和探测度优值因子分别为P=2．3×10-8C·cm-2·K-1,ε=500,tanδ=0．02,Fd=0．94×10-5Pa-0.5．     

改进溶胶-凝胶法制备PZT5O/5O铁电薄膜

采用改进的溶胶-凝胶法在Pt/Ti/SiO2/Si衬底上制备了PZT50/50铁电薄膜，用X射线衍射表征了薄膜的物相，用原子力显微镜（AFM）表征薄膜的微观形貌，用RT-66A测量了薄膜的铁电特性，获得了具有优良的铁电性能的晶粒尺寸为100nm的PZT50/50铁电薄膜，在20V电压下，Pr=31.83uC/cm^2。     

PZT铁电薄膜的低温制备及其微图形加工

锆钛酸铅(PZT)铁电薄膜具有高的剩余极化强度和机电耦合系数,是制备各种传感器和存贮器优良的功能材料。在器件的制备工艺中,需要将PZT铁电膜沉积到单晶Si基板上,但是,PZT过高的结晶温度会严重地破坏Si基板。为了降低PZT的结晶温度,使用紫外光辅助热处理技术对PZT前驱体薄膜进行预处理,可以将PZT的结晶温度降低至475℃,从而实现PZT薄膜的低温制备。在紫外光的预处理过程中,通过光源与PZT膜中的有机基团发生光化学作用,从而形成不溶于溶剂的活性单体,通过溶剂的清洗,可以实现对前驱体膜的微加工,形成PZT阵列,为制备高密度存贮器所需要的逻辑阵列提供了有意义的探索。     

用改进的Sol-Gel方法制备PZT铁电薄膜的化学反应历程

通过傅立叶红外吸收光谱(FTIR)、1H和13C核磁共振波谱(NMR)对制备PZT铁电薄膜的Sol-Gel化学反应过程进行了分析.结果表明,采用硝酸氧锆(ZrO(NO3)2·2H2O)为锆源并使用单一溶剂制备PZT铁电薄膜,溶胶-凝胶化过程中化学反应相对简单,多组分系统稳定性较高,工艺条件易于控制,所制备的Pb(Zr0.53Ti0.47)O3铁电薄膜致密性好,晶粒尺寸小且分布均匀.     

基于原子力显微技术的PZT微阵列图形铁电性能

应用基于原子力显微镜与铁电分析仪联用的方法,在无顶电极的情况下,直接测试了PZT微阵列格点的电滞回线.结果表明,应用铁电分析仪与原子力显微镜联用的测试技术能够表征铁电电容的电滞回线,并且可以定性地评价薄膜微电容的铁电特性.