BiFeO_3/Bi_4Ti_3O_(12)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。     

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。     

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。     

溅射法制备BST纳米薄膜电学性能的研究

采用射频磁控溅射与微细加工技术,制得Cu/BST/Pt/Ti/SiO2/Si的MIM(金属-绝缘体-金属)微电容结构。研究了不同退火时间、薄膜厚度对钛酸锶钡(BST)纳米薄膜介电常数和漏电流密度的影响,结果表明,随着退火时间的延长,BST纳米薄膜结晶度提高,介电常数增加,退火30 min的纳米薄膜具有最高的介电常数和较小的漏电流密度。同时还得出介电常数随薄膜厚度的减少而减少,在0.1 MV/cm下,90 nm和50 nm薄膜的漏电流密度分别为5.35×10-8A/cm2和6×10-6A/cm2。     

BNT铁电薄膜电容的制备及其特性研究

用脉冲激光淀积方法在p-Si基片上制备了高c轴取向的Bi4–xRxTi3O12(BNT)铁电薄膜,研究了掺钕量x对薄膜铁电性能的影响,结果表明,当x=0.80时,薄膜具有最大的剩余极化(Pr),在应用电压为10V时,Pr及Ec分别达到27×10–6C/cm2和70×103V/cm。在1MHz时,Au/BNT/p-Si(100)电容在读/写开关次数达到1010后表现出较好的抗疲劳特性。     

BST薄膜的膜厚与铁电性能关系研究

采用射频磁控溅射法制备了Ba.6Sr0.4TiO3(BST)薄膜,研究了不同膜厚的BST薄膜的介电偏压特性曲线和电滞回线。结果表明,当膜厚从250nm增加到650nm时,BST薄膜的εr、εr的电压变化率和最大极化强度分别从195,9%,4.7×10–6C/cm2逐渐增加到1543,19%,30×10–6C/cm2,而矫顽场强随膜厚的变化较复杂。进一步分析发现,膜厚通过影响矫顽场强和最大极化强度进而影响铁电薄膜的电压非线性。     

酚磺乙胺对酶法测定肌酐结果的影响

采用加入硅硼玻璃相的溶胶-凝胶(Sol-Gol)技术,以无机物为原料,在低温下成功制备了Pt/Ti/SiO2/Si衬底上Bi3.15La0.75Ti3O12(BLT)铁电薄膜.XRD、AFM分析及电学性能的测i式结果表明,600～650℃退火处理的加入硅硼玻璃相BLT铁电薄膜具有单一的层状钙钛矿结构;薄膜表面平整无裂纹、致密,薄膜为多晶生长;其剩余极化强度(2Pr)为27.09 μC/cm2,矫顽场E约为53.1 kV/cm;室温下,在测试频率为1 MHz,经1.0×1011极化反转后,剩余极化值下降约10%,具有良好的抗疲劳特性;薄膜的漏电流密度低于9×10-10 A/cm2.玻璃相提高了薄膜的致密度和抗疲劳特性,降低了薄膜的漏电流密度,对剩余极化强度影响有限.     

Sr(Zr_(0.1)Ti_(0.9))O_3缓冲层厚度对PZT薄膜结晶及性能的影响

采用sol-gel法制备了具有Sr(Zr0.1Ti0.9)O3缓冲层的PbZr0.52Ti0.48O3(PZT)薄膜,研究了缓冲层厚度对样品结晶和性能的影响。结果表明,较薄缓冲层会诱导PZT薄膜的(111)择优取向,添加单层缓冲层(约20nm)使其(111)取向度提高到90%;较厚缓冲层会抑制PZT薄膜的(111)择优取向,添加四层缓冲层(约80nm)使其(111)取向度降低到9%;缓冲层厚度对样品电性能有显著影响,其剩余极化强度由无缓冲层时的26.8×10–6C/cm2增加到缓冲层厚度约为20nm时的38.8×10–6C/cm2。     

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。     

超薄高介电Er2O3栅介质薄膜的漏电机理

采用激光分子束外延设备在不同温度下制备了不同厚度的超薄晶态、非晶态高介电Er2O3栅介质薄膜,用X射线衍射和高分辨透射电镜分析了薄膜结构,用HP4142B半导体参数分析仪测试了Al/Er2O3/Si/Al结构MOS电容器的漏电流。XRD谱和HRTEM图像显示400℃以下制备的Er2O3薄膜呈非晶态,400℃到840℃制备的Er2O3薄膜是(111)方向高度择优取向的。电学测试表明：晶态Er2O3薄膜厚度由5.7 nm 减小到3.8 nm,漏电流密度从6.20×10-5 A/cm2突增到6.56×10-4 A/cm2,增加了一个数量级。而厚度3.8 nm的非晶Er2O3薄膜漏电流密度仅为1.73×10-5 A/cm2。漏电流数据分析显示高场下超薄Er2O3薄膜的漏电流主要来自于Fowler-Nordheim隧穿。低场下超薄晶态Er2O3薄膜较大的漏电流是由晶粒边界产生的杂质缺陷引起。     

Leakage current mechanisms of ultrathin high-κEr_2O_3 gate dielectric film

A series of high dielectric material Er_2O_3 thin films with different thicknesses were deposited on p-type Si (100) substrate by pulse laser deposition at different temperatures. Phase structures of the films were determined by means of X-ray diffraction (XRD) and high resolution transmission electron microscopy (HRTEM). Leakage current density was measured with an HP4142B semiconductor parameter analyzer. The XRD and HRTEM results reveal that Er_2O_3 thin films deposited below 400 ℃ are amorphous, while films deposited from 400 to 840 ℃ are well crystallized with (111)-preferential crystallographic orientation. I-V curves show that, for ultrathin crystalline Er_2O_3 films, the leakage current density increases by almost one order of magnitude from 6.20 × 10~(-5) to 6.56×10~(-4) A/cm~2, when the film thickness decreases by only 1.9 nm from 5.7 to 3.8 nm. However the leakage current density of ultrathin amorphous Er_2O_3 films with a thickness of 3.8 nm is only 1.73×10~(-5) A/cm~2. Finally, analysis of leakage current density showed that leakage of ultrathin Er_2O_3 films at high field is mainly caused by Fowler-Nordheim tunneling, and the large leakage of ultrathin crystalline Er_2O_3 films could arise from impurity defects at the grain boundary.     

IWO缓冲层对磁控溅射生长绒面HGZO薄膜性能的影响

研究了W掺In2O3(IWO)缓冲层(buffer layer)对磁控溅射直接生长绒面结构H化Ga掺杂ZnO(HGZO)薄膜的微观结构和光电性能的影响。实验发现,加入IWO缓冲层能够有效地增大薄膜表面粗糙度,提高了薄膜光散射能力,薄膜绒度(550nm波长处)由7.05%提高至18.37%;具有IWO缓冲层的HGZO(IWO/HGZO)薄膜的电学性能稍微提升。通过优化工艺条件,当IWO缓冲层厚为10nm时,生长获得的IWO/HGZO复合薄膜方块电阻为3.6Ω,电阻率为6.21×10-4Ωcm,可见光及近红外区域透过率(400～1 100nm)为82.18%,薄膜绒度(550nm波长处)为18.37%。     

快速退火对Pt/BST/Pt电容器结构和性能的影响

采用脉冲激光沉积(PLD)法在Pt/Ti/SiO2/Si(001)基片上制备了Ba0.6Sr0.4TiO3(BST)薄膜,对Pt/BST/Pt电容器在空气中进行400℃快速退火(RTA)处理,研究了快速退火对Pt/BST/Pt电容器的结构和性能的影响。结果表明:快速退火虽然对BST薄膜的结晶质量影响较小,但却极大改善了Pt/BST/Pt电容器的电学性能。当测试频率为100kHz、直流偏压为0V时,介电损耗从快速退火前的0.07减小到0.03,介电常数和调谐率略有增加。快速退火后负向漏电流过大现象得到了明显抑制,正负向漏电流趋于对称,在300×103V/cm电场强度下,漏电流密度为4.83×10–5A/cm2。     

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.     

ZnNb_2O_6-TiO_2微波介质陶瓷及其在电容器中的应用

采用固相法在880～975℃下烧结制备了添加w(CuO)为2.00%,w(B2O3)为3.00%及w(SnO2)为0.15%的ZnNb2O6-1.75TiO2基复合微波介质陶瓷。研究了该陶瓷的低温烧结机理、微波介电性能及其在多层片式陶瓷电容器中的应用。结果显示:随着烧结温度的提高,物相由Zn2TiO4,Zn0.17Nb0.33Ti0.5O2,ZnNb2O6向ZnTiNb2O8转变,εr和τf减小,Q·f升高。但当t≥975℃时,出现过烧现象,晶体缺陷增多恶化了材料的Q·f。在950℃烧结4h时,得到最好的介电性能:εr=36.7,τf=–22.6×10–6/℃,Q·f=18172.2GHz。且在此温度下制备的多层片式陶瓷电容与内电极Ag90Pd10的兼容性良好,Res为0.3426Ω,tanδ为9×10–5,可靠性良好。     

掺杂B_2O_3对(Zn,Mg)TiO_3固溶体结构和性能的影响

研究了B_2O_3对(Zn_(0.65)Mg_(0.35))TiO_3固溶体的烧结温度、晶相结构和介电性能的影响.结果表明,B_2O_3明显降低烧结温度,并与ZnO形成新的晶相Zn_3B_2O_6或ZnB_4O_7,随着B_2O_3的增加,介电常数(ε_r)逐渐减小,频率温度系数(τ_f)从正值向负值方向变化.当w(B_2O_3)=6%时,烧结温度为890 ℃;ε_r=15.3,TEM谐振器的品质因数QTEM=255,τ_f=-86×10-6·℃-1.调节w(B_2O_3)=4%～6%,能得到τ_f=0的组成.该文首次采用了介质同轴谐振器的品质因数Q值和来评价材料的介电特性,对材料的实际应用具有重要的指导作用.     

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.     

In0．2Ga0．8As-GaAs复合应力缓冲层上的1.3μm InAs／GaAs自组织量子点

用光荧光谱和原子力显微镜测试技术系统研究了在2 nm In0.2Ga0.8As和x ML GaAs的复合应力缓冲层上生长的InAs/GaAs自组织量子点的发光特性和表面形貌.采用In0.2Ga0.8As与薄层GaAs复合的应力缓冲层,由于减少了晶格失配度致使量子点密度从约1.7×109 cm-2显著增加到约3.8×109cm-2.同时,复合层也有利于提高量子点中In的组份,使量子点的高宽比增加,促进量子点发光峰红移.对于x=10 ML的样品室温下基态发光峰达到1350 nm.     

非晶ErAlO高k栅介质薄膜的制备及性能研究

采用射频磁控溅射法在p型Si(100)衬底上成功制备了非晶Er2O3-Al2O3(ErAlO)栅介质复合氧化物薄膜。研究了ErAlO薄膜的结构及电学特性。XRD测量显示,ErAlO薄膜具有良好的热稳定性,样品经过900℃氧气氛退火30 min后仍保持非晶态结构。AFM照片显示,其表面粗糙度小于0.2 nm,平整度良好。ErAlO栅MOS结构在氧分压为1%时,薄膜的有效相对介电常数为9.5,外加偏压(Vg)为–1 V时样品的漏电流密度为7.5×10–3 A/cm2。非晶ErAlO薄膜是一种很有希望取代SiO2的新型高k栅介质候选材料。     

Estimation of electron mobility of n-doped 4, 7-diphenyl-1, 10-phenanthroline using space-charge-limited currents

The electron mobilities of 4, 7-diphenyl-1, 10-phenanthroline (BPhen) doped 8-hydroxyquinolinatolithium (Liq) at various thicknesses (50-300 nm) have been estimated by using space-charge-limited current measurements. It is observed that the electron mobility of 33 wt% Liq doped BPhen approaches its true value when the thickness is more than 200 nm. The electron mobility of 33 wt% Liq doped BPhen at 300 nm is found to be ～5.2 × 10~(-3) cm~2/(V·s) (at 0.3 MV/cm) with weak dependence on electric field, which is about one order of magnitude higher than that of pristine BPhen (3.4 × 10~(-4) cm~2/(V·s)) measured by SCLC. For the typical thickness of organic light-emitting devices, the electron mobility of doped BPhen is also investigated.