LaNiO-,3-電極及層狀Bi系鐵電薄膜特性研究.pdf

1、復(fù)旦大學(xué)博士學(xué)位論文LaNiO電極及層狀Bi系鐵電薄膜特性研究姓名：康曉旭申請(qǐng)學(xué)位級(jí)別：博士專(zhuān)業(yè)：微電子學(xué)與固體電子學(xué)指導(dǎo)教師：湯庭鰲20030331很好的SBTi和BLT薄膜；以BiaTi3012薄膜為籽晶層，制備了Bi4Ti30i2SrBi4Ti4015結(jié)構(gòu)的薄膜，不僅降低了SrBi4Ti4015薄膜的析晶溫度，而且其非C取向度很好，電滯回線(xiàn)飽和特性較好。3、測(cè)試了局部電滯回線(xiàn)，根據(jù)測(cè)試結(jié)果探討了MFS和MFIS非破壞性讀出的機(jī)理。

2、通過(guò)不同脈沖寬度對(duì)鐵電薄膜疲勞特性的影響，揭示了其疲勞現(xiàn)象的根本原因；這種以系統(tǒng)的電學(xué)測(cè)試方法來(lái)揭示與薄膜內(nèi)部缺陷相關(guān)的一些機(jī)理具有～定新意。測(cè)試了疲勞特性在不同電壓區(qū)域與測(cè)試電壓的關(guān)系。本文的主要內(nèi)容如下：制各了Au(Cr)／PZT／Pt結(jié)構(gòu)鐵電電容，系統(tǒng)研究了PZT鐵電薄膜的電滯回線(xiàn)、CV特性、疲勞特性等鐵電特性隨外加測(cè)試信號(hào)條件的變化覿律。研究表明，由于雜質(zhì)和缺陷的影響，在PZT鐵電薄膜內(nèi)部存在慢響應(yīng)的偶極子，從而使得其電滯回線(xiàn)的

3、測(cè)試結(jié)果與外加測(cè)試信號(hào)的頻率相關(guān)，頻率升高時(shí)，其剩余及飽和極化強(qiáng)度減小；同時(shí)由于極化反轉(zhuǎn)時(shí)產(chǎn)生的應(yīng)力影響，當(dāng)測(cè)試頻率升高時(shí)，矯頑電壓增大；隨著外加測(cè)試電壓的增大，電滯回線(xiàn)和CV曲線(xiàn)趨于飽和。對(duì)于PZT的疲勞特性，通過(guò)改變測(cè)試信號(hào)的類(lèi)型(單邊、雙邊)、頻率、脈沖寬度等條件，系統(tǒng)研究了其疲勞特性隨外加測(cè)試條件的變化規(guī)律，并通過(guò)氧空位的形成和遷移過(guò)程以及缺陷對(duì)載流子的俘獲過(guò)程，定性分析了形成這些現(xiàn)象的內(nèi)在原因，揭示了PZT疲勞現(xiàn)象的機(jī)理。最后

4、通過(guò)設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)8XSbit的FERAM測(cè)試原型器件，表明制備的PZT鐵電電容具有在FER塒中應(yīng)用的實(shí)用價(jià)值。以甲酸鎳和硝酸鑭為原料，采用水基化學(xué)溶液涂布的方法，制備出了導(dǎo)電的LNO氧化物薄膜電極：系統(tǒng)研究了退火溫度、退火時(shí)間、薄膜厚度、退火方式等不同工藝條件對(duì)LNO薄膜特性的影響，并利用薄膜導(dǎo)電的散射機(jī)制、晶粒的成核及生長(zhǎng)、籽晶層對(duì)薄膜結(jié)構(gòu)的影響等機(jī)理分析了產(chǎn)生這些影響的原因，且找出了最佳工藝條件；使用優(yōu)化的工藝條件，750。C下退火3

5、0min，在SiOJSi絕緣襯底上制備出了LNO薄膜，其室溫電阻率約為177x10。QCm，且SEM照片表明薄膜具有良好的形貌，具備應(yīng)用到鐵電電容里面的條件。將LNO氧化物電極應(yīng)用到PzT鐵電電容中，制備了Au(Cr)／PZT／LNO／SiO，結(jié)構(gòu)的電容，其XRD分析表明PZT在與其結(jié)構(gòu)相同晶格常數(shù)接近的LNO上具有很強(qiáng)的外延生長(zhǎng)趨勢(shì)：而氧化物L(fēng)NO電極取代了傳統(tǒng)的Pt下電極后，PZT的抗疲勞特性得到了極大的改善，在IMHz下，對(duì)生長(zhǎng)在