含Bi层状钙钛矿型铁电薄膜在金属电极上的非c轴取向生长研究

用sol—gel工艺直接在（111）Pt／Ti／SiO2／Si衬底上分别制备了62％a／b轴择优、65％（014）／（104）择优、高c轴择优取向生长的Bi3.15Nd0.85Ti3O12（BNdT）铁电薄膜。发现BNdT薄膜的铁电、介电和压电性能强烈依赖于晶粒的择优取向。从而证实BNdT中自发极化矢量P，靠近a轴。透射电镜观察表明，非c轴取向薄膜中的柱状晶粒从底电极Pt表面一直延伸到薄膜上表面。而c轴择优取向薄膜中的晶粒细小且主要呈等轴状。讨论了含Bi层状钙钛矿型铁电薄膜在金属电极上的择优取向生长机制。     

La,V共掺杂的Bi_4Ti_3O_(12)铁电薄膜的溶胶-凝胶法制备及性能测试

采用溶胶-凝胶(sol-gel)工艺在Pt/TiO2/SiO2/p-Si(100)衬底上制备出Bi4Ti3O12(BIT)和Bi3.25La0.75Ti2.97V0.03O12(BLTV)铁电薄膜,研究了La,V共掺杂对BIT薄膜的晶体结构和电学性能的影响.BIT薄膜为c轴择优取向,BLTV薄膜为随机取向,拉曼光谱分析表明V掺杂降低了TiO6(或VO6)八面体的对称性,也增强了Ti—O键(或V—O键)杂化.BLTV薄膜的剩余极化Pr为25.4μC/cm2,远大于BIT薄膜的9.2μC/cm2,表现出良好的铁电性能.疲劳、漏电流测试显示BLTV薄膜具有优良的抗疲劳特性和漏电流特性,表明La,V共掺杂能有效地降低薄膜中的氧空位.     

Si基Bi4Ti3O12铁电薄膜的制备与特性研究

采用sol-gel工艺,在分层快速退火的工艺条件下成功地制备了高质量Si基BiTi3O12铁电薄膜.研究了Si基Bi4Ti3O12薄膜的生长行为、铁电性能、C-V特性和疲劳特性.研究表明:Si基Bi4Ti3O12薄膜具有随退火温度升高沿c轴择优生长的趋势;退火温度通过影响薄膜的晶粒尺寸、生长取向和薄膜中载流子的浓度来改变Si基Bi4Ti3O12薄膜的铁电性能;Ag/Bi4Ti3O12/p-Si异质结的C-V特性曲线呈现顺时针回滞,可以实现极化存储;109次极化反转后Bi4Ti3O12薄膜的剩余极化仅下降12%,具有较好的疲劳特性.     

SrBi2Ta2O9/Bi4Ti3O12复合铁电薄膜的制备与特性研究

采用溶胶凝胶工艺在p-Si衬底上制备了SrBi2Ta2O9/Bi4Ti3O12复合铁电薄膜. 研究了SrBi2Ta2O9/Bi4Ti3O12复合薄膜的微观结构与生长行为、铁电性能和疲劳特性. 研究表明: Si衬底Bi4Ti3O12薄膜易于沿c轴择优生长,并有利于SrBi2Ta2O9/Bi4Ti3O12复合薄膜的生长.合理的SrBi2Ta2O9/Bi4Ti3O12厚度配比能获得较好的铁电性能和优良的抗疲劳特性,SrBi2Ta2O9/Bi4Ti3O12厚度配比为1∶3的复合薄膜的剩余极化强度和矫顽电场分别为8.1 μC/cm2 和 130 kV/cm,其无疲劳极化开关次数达1011以上.     

退火气压对Bi3.25La0.75Ti3O12铁电薄膜的微观结构和铁电性能的影响

采用sol-gel法在Pt/TiO2/SiO2/p-Si(100)衬底上制备了Bi3.25La0 75Ti3O12(BLT)铁电薄膜,研究了在750 ℃时不同退火气压(Po2:10-4-3 atm)对薄膜微观结构和电学性能的影响.XRD和拉曼光谱结果表明在10-4和3 atm氧气压下退火的薄膜晶化度明显降低.同时,XRD结果反映出10-1atm氧气压下退火的薄膜具有a轴择优取向.FSEM截面形貌显示0.1 atm氧气压下退火的薄膜由与a轴取向相对应的柱状晶粒构成,1 atm氧气压下退火的薄膜为由随机取向相对应的斜杆状晶粒构成.薄膜的微观结构最终影响了其铁电性能.0.1 atm氧气压下退火的薄膜具有最大的剩余极化值(Pr=17.8 Μc/cm2和最小的矫顽场强(Ec=73.6 Kv/cm),以及良好的抗疲劳特性.     

不同衬底上Pb(Zr0.52Ti0.48)O3择优取向铁电薄膜的制备和研究

通过MOD法在Si(100)和Pt(111)/Ti/SiO2/Si基片上制备出LaNiO3 (LNO)薄膜.再通过修正的Sol-gel法,在Pt(111)/Ti/SiO2/Si,LNO/Si(100)和LNO/Pt/Ti/SiO2/Si三种衬底上制备出具有择优取向的Pb(Zr0.52Ti0.48)O3铁电薄膜.经XRD分析表明,LNO薄膜具有(100)择优取向的类钙钛矿结构;PZT薄膜均具有钙钛矿结构,且在Pt(111)/Ti/SiO2/Si衬底上的薄膜以(110)择优取向,在LNO/Pt/Ti/SiO2/Si和LNO/Si(100)衬底上的薄膜以(100)择优取向.经场发射SEM分析和介电、铁电性能测试表明,在LNO/Si和LNO/Pt/Ti/SiO2/Si衬底上的PZT薄膜的平均粒径、介电常数以及剩余极化强度均比以Pt/Ti/SiO2/Si为衬底的薄膜大.     

Ag/Bi4Ti3O12栅n沟道铁电场效应晶体管制备及存储特性

在溶胶-凝胶工艺获得高质量Bi4Ti3O12薄膜的基础上,制备了Ag/Bi4Ti3O12栅n沟道铁电场效应晶体管. 研究了Si基Bi4Ti3O12薄膜的生长特性及其对铁电薄膜/硅的界面状态和铁电场效应晶体管存储特性的影响. 研究表明,在合理的工艺条件下可以获得具有较高c-轴择优取向的纯钙钛矿相Si基Bi4Ti3O12铁电薄膜并有利于改善Bi4Ti3O12/Si之间的界面特性; 顺时针回滞的C-V特性曲线和C-T曲线表明Ag/Bi4Ti3O12栅n沟道铁电场效应晶体管具有极化存储效应和一定的极化电荷保持能力; 器件的转移(Isd-VG)特性曲线显示Ag/Bi4Ti3O12栅n沟道铁电场效应晶体管具有明显的栅极化调制效应.     

不同衬底上Pb(Zr0.52Ti0.48)O3择优取向铁电薄膜的制备和研究

通过MOD法在Si(100)和Pt(111)/Ti/SiO₂/Si基片上制备出LaNiO₃ ( LNO)薄膜.再通过修 正的Sol-gel法，在Pt(111)/Ti/SiO₂/Si,LNO/Si(100)和LNO/Pt/Ti/SiO_{2< /sub>/Si三种衬底上 制备出具有择优取向的Pb(Zr0.52Ti0.48)O3铁电薄膜. 经XRD分析表明，L NO薄膜具有(100)择优取向的类钙钛矿结构；PZT薄膜均具有钙钛矿结构，且在Pt(111)/Ti/S iO2/Si衬底上的薄膜以(110)择优取向，在LNO/Pt/Ti/SiO2/Si和LN O/Si(100)衬底上的 薄膜以(100)择优取向.经场发射SEM分析和介电、铁电性能测试表明，在LNO/Si和LNO/Pt/Ti /SiO2/Si衬底上的PZT薄膜的平均粒径、介电常数以及剩余极化强度均比以Pt/T i/SiO2/Si为衬底的薄膜大. 关键词： 3}薄膜')" href="#">LaNiO₃薄膜 PZT铁电薄膜 择优取向 剩余极化强度     

用锌有机源和CO2/H2混合气源PECVD沉积ZnO薄膜

在等离子体作用下,以CO2/H2混合气为氧源,Zn(C2H5)2锌为锌源,在单晶硅上生长出高度择优取向的氧化锌薄膜。X射线衍射分析表明,薄膜为六方结构,c轴高度择优;原子力显微镜观察到晶粒是有规律地按六方排布,薄膜的表面粗糙度较小;从光致发光谱还发现在380 nm处有非常强的紫外峰。     

(111)取向(Pb,La)TiO3铁电薄膜中90°纳米带状畴与热释电性能的研究

采用射频磁控溅射技术在Pt/Ti/SiO2/Si(100)衬底上生长了掺镧钛酸铅(PLT)铁电薄膜.用X射线衍射技术(XRD)研究了PLT薄膜结晶性能,结果表明PLT薄膜为(111)择优取向钙钛矿相织构.使用原子力显微镜(AFM)和压电响应力显微镜(PFM)分别观察了PLT薄膜的表面形貌和对应区域的电畴结构.PFM观察显示PLT薄膜中存在90°纳米带状畴,电畴的极化为首尾相接的低能量的排列方式,带状畴的宽度为20-60nm.研究了PLT10铁电薄膜的制备条件与性能之间的关系.发现在优化条件下制备的PLT10铁电薄膜的介电常数εr为365、介电损耗tgδ为0.02,热释电系数γ为2.18×10-8C·(cm2·K)-1,可以满足制备非制冷红外探测器的需要.     

Si基Bi3.25La0.75Ti3O12铁电薄膜的制备与特性研究

采用Sol-Gel工艺低温制备了Si基Bi3.25La0.75Ti3O12铁电薄膜.研究了退火温度对薄膜微观结构、介电特性与铁电性能的影响.500℃退火处理的Bi3.25La0.75Ti3O12薄膜未能充分晶化,晶粒细小且有非晶团聚,介电与铁电性能均较差.高于550℃退火处理的Bi3.25La0.75Ti3O12薄膜表面平整无裂纹,晶粒均匀,无焦碌石相或其他杂相,薄膜为多晶生长,具有较好的介电与铁电性能,4V电压下的漏电流密度低于2×10-8A/cm2.随退火温度升高,晶化程度的提升和晶粒尺寸的增大使薄膜的剩余极化增大而矫顽电场降低.600℃退火处理的Bi3.25La0.75Ti3O12薄膜显示了优于Bi4Ti3O12薄膜的铁电性能,其剩余极化Pr和矫顽电场Ec分别达到17.5μC/cm2和102kV/cm.     

La掺杂对Bi4Ti3O12薄膜铁电性能的影响

利用Sol-Gel法在Pt/Ti/SiO2/Si衬底上制备出Bi4Ti3O12和Bi3.25La0.75Ti3O12薄膜,研究了La掺杂对Bi4Ti3O12薄膜的晶体结构、铁电性能和疲劳特性的影响,发现La掺杂没有改变Bi4Ti3O12薄膜的基本晶体结构,并且提高了Bi4Ti3O12铁电薄膜的剩余极化值和抗疲劳性能,对La掺杂改善Bi4Ti3O12铁电薄膜性能的机理进行了讨论.     

(111)取向(Pb,La)TiO3铁电薄膜中90°纳米带状畴与热释电性能的研究

采用射频磁控溅射技术在Pt/Ti/SiO₂/Si(100)衬底上生长了掺镧钛酸铅(PLT)铁电薄膜.用X射线衍射技术(XRD)研究了PLT薄膜结晶性能，结果表明PLT薄膜为 (111)择优取向钙钛矿相织构.使用原子力显微镜(AFM)和压电响应力显微镜(PFM) 分别观察了PLT薄膜的表面形貌和对应区域的电畴结构.PFM观察显示PLT薄膜中存在90°纳米带状畴，电畴的极化为首尾相接的低能量的排列方式，带状畴的宽度为20—60nm.研究了PLT10铁电薄膜的制备条件与性能之间的关系.发现在优化条件下制备的PLT10铁电薄膜的介电常数ε_r为365、介电损耗tgδ为0.02，热释电系数γ为2.18×10^-8C·(cm²·K)^-1，可以满足制备非制冷红外探测器的需要. 关键词： PLT薄膜 电畴 PFM 极化     

化学溶液法制备的Bi3.25La0.75Ti3 O12和Bi3.25Ndo.75 Ti3 O12薄膜的光学特性

采用化学溶液方法在(111)Pt/Ti/SiO2/Si衬底上制备了Bi3.25La0.75Ti3O12(BLT)和Bi3.25Nd0.75Ti3O12(BNT)薄膜.x射线衍射测试表明,两种薄膜都为单一的层状钙钛矿结构.扫描电子显微镜分析显示,BNT薄膜由大而均匀的棒状晶粒组成,BLT薄膜的组成晶粒则较小.采用紫外-近红外椭圆偏振光谱仪测试了200-1700nm波长范围的椭圆偏振光谱,拟合得到薄膜的光学常数(折射率和消光系数)和厚度,确定BLT和BNT薄膜的禁带宽度分别为4.30和3.61eV,并采用单电子振子模型分析了薄膜在带间跃迁区的折射率色散关系.     

不同晶化工艺对非晶PZT纳米薄膜形核取向生长机理的影响

射频磁控溅射法室温下在Pt/Ti/SiO2/Si上制备非晶Pb(Zr048Ti052)O3薄膜，非晶PZT薄膜分别经常规炉退火(CFA)处理和快速热退火(RTA)处理晶化为（100），（111）不同择优取向的多晶薄膜. 采用x射线衍射测定了薄膜相组分、择优取向度；用原子力显微镜和压电响应力显微镜观察了薄膜表面形貌，以及对应区域由自发极化形成的铁电畴像，观察了不同取向薄膜的电畴分布特征. 结果表明，RTA晶化过程钙钛矿结构PZT结晶主要以PZT/Pt界面处的PtPb化合物为成核点异质形核并类似外延的结晶生长，沿界面结晶速率远大于垂直膜面结晶速率，而CFA晶化样品成核发生在膜内杂质缺陷处，以同质成核为主. 不同的成核机理导致了不同晶面择优取向生长. 关键词： PZT薄膜 结晶 形核 力显微技术     

(111)择优取向的Pb(Zr0.52Ti0.48)O3铁电薄膜的制备及研究

选用不同浓度的Pb(Zr0.52Ti0.48)O3溶胶,用Sol-gel法在Pt/Ti/SiO2/Si基片上沉积一层厚度不同的Pb(Zr0.52Ti0.48)O3(PZT52)过渡层,经400℃烘烤、550℃退火等程序后,再用Sol-gel法在PZT52过渡层上沉积Pb(Zr0.52Ti0.48)O3薄膜.XRD分析表明,有PZT52过渡层的Pb(Zr0.52Ti0.48)O3薄膜具有(111)择优取向的钙钛矿结构,且随着过渡层厚度的增加,Pb(Zr0.52Ti0.48)O3薄膜的(111)择优取向程度越高.SEM分析表明,当PZT52过渡层的厚度达到14nm以上,Pb(Zr0.52Ti0.48)O3薄膜结晶程度得到明显改善,平均晶粒尺寸大大增加.介电、铁电性能测试表明,与没有过渡层的Pb(Zr0.52Ti0.48)O3薄膜相比,有PZT52过渡层的Pb(Zr0.52Ti0.48)O3薄膜具有较大的介电常数和剩余极化强度,而介电损耗则较小.     

MOD法制备Bi4-xLaxTi3O12铁电薄膜及其谱图分析

采用有机金属沉积法(MOD)制备了Bi4Ti3O12(BIT)和Bi3.25La0.75Ti3O12(BLT)前驱体溶液,分别在单晶硅基片上制备了BIT和BLT铁电薄膜.前驱体溶液的干凝胶粉体和铁电薄膜分别用红外光谱(FTIR)、拉曼光谱和环境扫描电镜(ESEM)进行了表征.结果表明600℃时晶粒实现了由焦绿石相向类钙钛矿相结构的完全转变;温度升高,晶粒尺寸增大,薄膜结晶效果得到改善;引入镧使Ti-O和Bi-O键吸收峰位置向低波数频移,高温时频移率较大;500℃热处理时,干凝胶中乙二醇甲醚、乙酰丙酮完全分解,温度超过600℃后,残留的水及硝酸根离子挥发或分解.     

(111)取向生长Pb(Zr0:95Ti0:05)O3纳米晶薄膜的铁电与热释电特性

" 在Pt/Ti/SiO2/Si基片上用溶胶-凝胶法与快速退火工艺制备了300 nm厚的锆钛酸铅Pb(Zr0:95Ti0:05)O3 (PZT95/5)反铁电薄膜．结果显示600~700 ℃晶化处理的钙钛矿PZT95/5薄膜具有高度(111)取向生长特性．薄膜的电性能测量采用金属-铁电-金属电容器结构．在20 V电压作用下,600~700 ℃晶化处理的PZT95/5薄膜显示出饱和电滞回线．在1 kHz下,600、650和700 ℃晶化的薄膜介电常数与损耗分别为519与0.028、677与0.029、987     

Si基铁电Bi3.15Nd0.85Ti3O12多层薄膜的一致取向生长和性能的研究

采用脉冲激光沉积(PLD)技术,利用LSCO/CeO2/YSZ多异质缓冲层,在Si(100)基片上成功地制备了c轴一致取向的Bi3.15Nd0.85Ti3O12(BNT)铁电薄膜.利用X射线衍射(XRD)和扫描电镜(SEM)分析测定了薄膜的相结构、取向和形貌特征,考察了沉积温度和氧分压对BNT薄膜微结构、取向和形貌的影响,确定了BNT薄膜的最佳沉积条件.对在优化的条件下制备得到的BNT薄膜的C-V曲线测试得到了典型的蝴蝶形曲线,表明该薄膜具有较好的电极化反转存储特性.最后讨论了BNT薄膜铁电性能与薄膜取向的相关性.     

SrTiO3薄膜氧缺陷的第一性原理研究

在广义梯度近似(GGA)下,利用超软赝势对真空条件下SrTiO3超晶胞的体系能量、原子间电子云重叠布局数和电子态密度等进行了自恰计算.结果显示,对有氧缺陷的超晶胞优化后,晶格参数的几何平均值增大了2.711%,这表明在高温条件下外延生长STO薄膜时,产生了氧缺陷,并且氧空位易处于薄膜表层;另外,表层氧缺陷使表层Ti原子明显的发生偏心位移,两个Ti原子的核间距由0.3905 nm增大至0.4234 nm,b轴上的氧原子则向中心靠近了0.0108 nm、并沿c轴方向上突了0.0027 nm,使STO晶体产生自发极化,氧缺陷还使STO的电子态密度的能隙增宽了1.75 eV,达到2.48 eV,从而使STO晶体由顺电相转向铁电相.