应用于FRAM的集成铁电电容的研究

集成铁电电容的制备是铁电存储器的关键工艺之一。该文采用射频(RF)磁控溅射法在Pt/Ti/SiO2/Si制备Pb(Zr,Ti)O3(PZT)薄膜,上下电极Pt采用剥离技术工艺制备,刻蚀PZT薄膜,形成Pt/PZT/Pt/Ti/SiO2/Si集成电容结构,最后高温快速退火。结果表明,这种工艺条件可制备性能良好的铁电电容,符合铁电存储器对铁电电容的要求。     

退火温度对ZnO/PZT薄膜结构及电阻率的影响

采用射频反应磁控溅射法在Pb(Zr0.52Ti0.48)O3(PZT)/Pt/Ti/SiO2/Si基片上制备了ZnO薄膜,利用X线衍射仪(XRD)、原子力显微镜(AFM)、霍尔效应测试系统等对不同退火温度下制备薄膜的结构、形貌及电阻率等进行了分析表征。结果表明,退火温度600℃的ZnO薄膜(002)择优取向较好,晶粒大小均匀,表面平整致密。随着退火温度的增大,电阻率先下降后升高,600℃时ZnO薄膜电阻率达最小。     

Pb(Zr0.3Ti0.7)O3热释电薄膜材料研究

利用射频磁控溅射法对0.8Pb(Zr0.3Ti0.7)O3+0.2PbO的陶瓷靶进行溅射,在5英寸的TiOx/Pt/Ti/SiO2/Si基片上制备出了PZT薄膜.实验表明,PZT薄膜的取向由(111)到(100)的改变可以通过精确控制基片温度来实现.(111)取向的薄膜具有良好的介电、铁电和热释电性能,其剩余极化强度、介电常数、介电损耗、矫顽场和热释电系数分别为20μC/cm2,370,1.5%,130kV/cm和1.1×10-8C/cm2K,该薄膜可望在非制冷红外焦平面探测器阵列中得到应用.     

RF溅射法制备PZT铁电薄膜及其表征

采用对靶溅射法在SiO2/Si基板上沉积Pt/Ti底电极,用射频(RF)溅射法在Pt/Ti/SiO2/Si基板上制备了厚度约800 nm的PZT薄膜。XRD分析表明,Ar气氛中沉积,700℃下快速退火(RTA)20 min所得的PZT薄膜具有钙钛矿结构;SEM、AFM分析表明,该条件下所得薄膜的表面由平均粒径约219 nm的晶粒组成,较为均匀、致密。在1 kHz的测试频率下,PZT薄膜的介电常数为327.6,从电滞回线上可以得出,该PZT薄膜的矫顽场强为50 kV/cm,剩余极化强度和自发极化强度分别为10μC/cm2、13μC/cm2。     

磁控溅射法制备的PZT非晶薄膜光学性质研究

采用磁控溅射方法在石英玻璃上制备了PbZrxTi1-xO3(PZT)(x=0．52)非晶薄膜，并测量了200～1100nm的紫外．可见．近红外透射光谱．基于薄膜的结构和多层结构的透射关系，发展了仅有6个拟合参数的光学常数计算模型．利用该模型，可以同时获得薄膜在宽波段范围内的光学常数和厚度，得到折射率的最大值为2．68，消光系数的最大值为0．562，拟合薄膜厚度为318．1nm．根据Tauc′s法则，得到PZT非晶薄膜的直接禁带宽度为3．75eV．最后，利用单电子振荡模型成功地解释了薄膜的折射率色散关系．     

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/SiO2/Si基底上制备了多层PT/PZT（PbTiO3/Pb(Zr0.52Ti0.48)O3）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20 min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。     

化学溶液分解法制备的Bi2 Ti2 O7薄膜的红外光学性质研究

采用化学溶液分解法在n-GaAs(100)衬底上制备了Bi2 Ti2 O7薄膜．利用红外椭圆偏振光谱仪测量了波长为：2.8-12.5μm范围内Bi2 Ti2 O7薄膜的椭偏光谱，采用Lorentz-Drude色散模型拟合获得Bi2 Ti2 O7薄膜的红外介电常数，并进一步计算得到折射率n、消光系数κ和吸收系数α，拟合计算得到Bi2 Ti2 O7薄膜的厚度为139．2nm.     

退火温度对 BNST薄膜结构和性能的影响

采用射频磁控溅射法在Pt/Ti/LaAlO3(100)衬底上制备了BaO-Nd2O3-Sm2O3-TiO2系(BNST)薄膜.研究了退火温度对BNST薄膜结构、表面形貌和介电性能的影响.X线衍射仪(XRD)分析表明,随着退火温度的升高,晶粒逐渐长大.经850℃退火处理的BNST薄膜具有很好的结晶质量.原子力显微镜(AFM)分析表明,在一定范围内提高退火温度所制备的薄膜晶粒致密、大小均匀.LCR测试分析表明,在测试频率为100 kHz时,随着退火温度的升高,BNST薄膜介电常数有所增加,介电损耗则先降低,后增加.实验表明,经850℃退火处理,所制备的BNST薄膜的介电常数达37,介电损耗小于1.2‰.     

ZnSe基片上制备二氧化钒薄膜及退火改变组分研究

VO2作为相变材料在激光防护领域有着广阔的应用前景,为了提高透过率,采用在红外波段透过率为70%的ZnSe做基片,用磁控溅射法制备了VO2薄膜.对不同条件下制备的VO2薄膜用X射线电子能谱仪(XPS)测试,并通过拟合来得到VO,V2O3,VO2和V2O5在薄膜中所占的比例.为提高4价钒的含量对薄膜进行了退火处理,根据薄膜中的钒氧的比例,采用了充氧加热退火,退火时间4 h,退火温度450℃,退火真空度2.5×10-2Pa,氧气流量6.5 sccm.4价钒含量提高到了接近60%,分析了退火对氧化钒薄膜中4价钒含量的影响.     

化学溶液法制备PbZr0.5Ti0.5O3／La0.5Sr0.5CoO3铁电多层薄膜的结构和光学性质研究

采用金属有机化学液相沉积法在Si衬底上制备了La0.Sr0.5CoO3(LSCO)导电金属氧化物薄膜，采用溶胶－凝胶法在LSCO导电金属氧化物薄膜上沉积了PbZr0.5Ti0.5O3（PZT）铁电薄膜，X－射线测量结果表明在700℃的退火温度下制备的PZT／LSCO铁电多层薄膜呈（110）取向的钙钛矿结构，谢乐公式估算铁电薄膜的晶粒尺寸为50－80nm，原子力显微镜观察结果显示：薄膜表面平整，均方根粗糙度（RMS）小于5nm，用拉曼光谱测量表明PZT薄膜呈拉曼活性，椭圆偏振光谱仪用来表征薄膜在400－1700nm波长范围的光学性质，用洛仑兹模型来描述PZT和LSCO薄膜的光学性质，获得PZT和LSCO薄膜的折射率，消光系数等光学常数谱。     

退火温度对PZT薄膜电容器性能的影响

通过简单的溶胶–凝胶法和快速热处理工艺,获得了在Pt/Ti/SiO2/Si基片上生长良好的PZT薄膜。制膜工艺简单,不需要回流和高温去结晶水,即可获得(111)择优取向的PZT薄膜。PZT薄膜经快速热处理在550~650℃退火,薄膜致密和平滑,均具有良好的铁电和介电特性,其最佳退火温度为600℃。     

水热—溶胶凝胶法制备PZT薄膜

采用水热—溶胶凝肢法制备了锆钛酸铅( PZT)压电陶瓷薄膜.首先利用水热法处理Si基板,使之生成SiO2/Si层,然后采用旋涂法在处理好的Si基板上涂覆摩尔比r(Zr:Ti)为52:48的PZT前驱体溶胶.研究了基板处理方式、退火温度以及涂胶层数对PZT薄膜结晶性能、表面形貌及厚度的影响.结果表明:水热处理Si基板对P...     

Pb(Zr_(0.52)Ti_(0.48))O_3 memory capacitor on Si with a polycrystalline silicon/SiO_2 stacked buffer layer

Pb(Zr_(0.52)Ti_(0.48))O_3(PZT) thin films have been deposited on a p-type Si substrate separated by a polycrystalline silicon/SiO_2 stacked buffer layer.The X-ray diffraction peaks of the PZT thin films prepared on the polycrystalline silicon annealed at different temperatures were measured.In addition,the polarization of the Pt/PZT/polycrystalline silicon capacitor has been investigated.The memory capacitor of the metal/ferroelectric/polycrystalline silicon/SiO_2/semiconductor structure annealed at 650℃...     

不同PT厚度的PZT/PT复合薄膜的性能研究

采用改进的sol-gel法在Pt/Ti/SiO2/Si衬底上制备PZT/PT复合薄膜(共10层),PT的层数分别为2,4,6和8层。结果表明,600℃热处理的PZT/PT复合薄膜为钙钛矿结构,无第二相。随着PT厚度的增加,εr变小,100kHz时为313～228。tgδ在频率低于100kHz时,不随PT厚度变化,为0.015左右;频率为100kHz～1MHz时,PZT6/PT4tgδ最大,1MHz时仍小于0.06。     

不同厚度PZT薄膜的制备及电性能特性研究

采用sol-gel（溶胶-凝胶）法在Pt/Ti/SiO2/Si基底上分别制备了厚度为400nm,600nm,800nm的PZT（锆钛酸铅,Zr/Ti=52/48）薄膜,研究了厚度对薄膜介电性能与铁电性能的影响。通过对薄膜的铁电性能与介电性能进行测试,分析了不同厚度薄膜的剩余极化强度、介电常数与介电损耗;通过对介电调谐率与最大正切损耗的计算,进一步分析了薄膜的介电调谐性能。实验结果表明,薄膜的介电常数与介电损耗随薄膜厚度的增大而增加;厚度为600nm的薄膜具有最好的介电调谐性能与铁电性能。     

PZT,PT干凝胶的制备及应用

采用减压抽滤的方法成功制备了Pb(Zr0.5Ti0.5)O3,PbTiO3干凝胶,并用STA449C差热分析仪表征了干凝胶的性能。干凝胶溶解后得到了性能优良的PZT薄膜和PZT/PT复合膜。采用X射线衍射技术表征了两种薄膜的微观结构及成相特征。薄膜的介电性能及漏电流性能由HP4284ALCR及Keithley6517A来确定。试验结果表明:用减压抽滤得到的干凝胶的方法,可以彻底解决溶胶凝胶中先体存放的问题,得到的铁电薄膜有优良的介电与铁电性能。PZT的相对介电常数与介质损耗分别为424,0.033,PT作为中间层的复合膜的相对介电常数和介质损耗分别为261,0.014;PT薄膜可以调整和改进PZT薄膜的性能,使之达到应用于热释电探测器的要求。     

基于MEMS的硅基PZT薄膜微力传感芯片

为了测量毫克级的微小力,设计并制造了一种硅基PZT薄膜悬臂式微力传感芯片。采用溶胶-凝胶(Sol-Gel)方法在Pt/Ti/SiO2/Si衬底上成功制备了厚度不同(300~800 nm)的锆钛酸铅(Pb(ZrxTi1-x)O3)薄膜,薄膜表面均匀,无裂纹。通过测试和分析,研究了PZT薄膜的制备工艺参数和压电、铁电、阻抗特性。采用微机械加工手段制作了长度为1 000μm、500μm、250μm的硅基PZT薄膜微型悬臂结构。当在悬臂的自由端沿着厚度方向施加毫克级的微小力时,微型悬臂就会在厚度方向发生弯曲和振动,通过测量在压电材料表面电极上的电荷量,并通过计算可得到微型悬臂所受的集中力的大小,实现微力的测量。该文还对微力传感芯片的工作方式进行了研究,初步设计了传感器系统模型。     

PbZr0.40Ti0.60O3非晶薄膜透射光谱性质研究

采用溶胶凝胶方法在石英玻璃上制备了均匀透明的PbZr0.40Ti0.60O3(PZT)非晶薄膜，测量了200-1100nm的紫外可见近红外透射光谱，根据经典的包络计算方法，同时获得薄膜在透明振荡区的折射率，消光系数以及厚度，薄膜的折射率色散关系可以通过单电子sellmeier振荡模型成功地进行解释。最后，根据Tauc's法则，得到PbZr0.40Ti0.60O3非晶薄膜的禁带宽度为3.78eV。