非晶 Ti-Al 过渡层对 Pt/Ba0.6Sr0.4TiO3/Pt电容器结构和性能的影响

应用磁控溅射法在 Pt/Ti/SiO2/Si(001)衬底上制备 5 mm 厚超薄非晶 Ti-Al 薄膜作为过渡层,利用脉冲激光沉积法制备 Ba0.6 Sr0.4TiO3 薄膜,构造了 Pt/Ba0.6Sr0.4TiO3/Pt(Pt/BST/Pt)和 Pt/Ti-Al/Ba0.6Sr0.4TiO3/Ti-Al/Pt(Pt/Ti-Al/BST/Ti-Al/Pt)结构的电容器,研究了 Ti-Al 过渡层对 Pt/BST/Pt 电容器结构及其性能的影响.实验表明,过渡层的引入有效地阻止了 Pt 电极和 BST 薄膜的互扩散,降低了 BST 薄膜氧空位的浓度,提高了铁电电容器的介电性能.当测试频率为 1 kHz、直流偏压为0 V时,介电常数由引入过渡层前的 530 增大到引入后的 601,介电损耗则由0.09减小到0.03.而且过渡层的引入有效地降低了 BST 薄膜的漏电流,使正负向漏电流趋于对称,在测试电压为5 V 时,漏电流密度由3.8×10-5 A/cm2 减小到 8.25 ×10-6 A/cm2.     

硅基Pt/Ba0.6Sr0.4TiO3/Pt电容器不同温度下的漏电机理研究

利用脉冲激光沉积技术在Pt(111)/TiO2/SiO2/Si(001)衬底上生长了厚度约为200 nm的Ba0.6 Sr04TiO3(BST)薄膜,构架了Pt/BST/Pt平行板电容器,测量了Ba06Sr0.4TiO3薄膜电容器在不同温度下的漏电流,研究了BST薄膜的结构和性能.结果表明BST薄膜为多晶钙钛矿结构,随着测量温度的降低,漏电流密度也随之降低,但是正负偏压下的J-V曲线并不对称,这主要归因于上下Pt电极与BST的界面热处理不同.通过不同导电机理对漏电流密度拟合发现,在负向偏置电压下,Pt/BST/Pt电容器均基本符合欧姆导电机制;而对于正向偏置电压,在低电压下符合欧姆导电机制,并且符合欧姆导电机制的电压范围在不断扩大,在高电压下符合空间限制电流(SCLC)导电机制.     

非晶Ni-Al阻挡层对快速退火制备的硅基Ba0.6Sr0.4TiO3薄膜结构及物性影响的研究

应用非晶Ni-Al薄膜作为扩散阻挡层,采用磁控溅射法和溶胶-凝胶法在Pt/TiO2/SiO2/Si(001)衬底上制备了Pt/Ni-Al/Ba0.6Sr0.4TiO3/Ni-Al/Pt电容器结构,研究了在650～800 ℃温度范围内快速退火(RTA)工艺对电容器结构和物理性能的影响.结果表明:在外加电场为-100 kV/cm时,700 ℃和750 ℃退火样品的介电常数达到最大,分别为150和170.非晶Ni-Al薄膜的应用可以有效地降低BST薄膜的漏电流密度.650 ℃退火样品在整个测试电场范围内满足欧姆导电机制;700 ℃、750 ℃和800 ℃退火样品分别在电压低于-3.67 V、-2.65 V和-2.14 V时满足欧姆导电机制,在电压高于-3.67 V、-2.65 V和-2.14 V时满足普尔-弗兰克导电机制.     

钙钛矿型氧化物电极对Ba0.6Sr0.4TiO3薄膜电学性能的影响

采用脉冲激光沉积技术(PLD)在单晶基片LaAlO3(001)、MgO(002)上分别制备Ba06Sr04TiO3/La0.5Sr05CoO3(BST/LSCO)、Ba0.6Sr04TiO3/SrRuO3 (BST/SRO)异质结构,研究了LSCO和SRO底电极对BST薄膜晶相结构、表面形貌及BST薄膜电容器的电学特性的影响.研究发现,沉积在钙钛矿氧化物底电极上的BST薄膜表面平整,并都具有良好的外延生长.由于生长在LSCO底电极BST薄膜的压应力大于生长在SRO底电极的压应力,BST/LSCO异质结构的介电可调率为79.58;,而BST/SRO的介电可调率仅为68.26;,两种底电极上生长的BST薄膜都具有较低的漏电流.     

衬底材料对Ba0.6Sr0.4TiO3薄膜介电性能的影响

采用脉冲激光沉积系统分别在LaAlO3(001)和MgO(001)衬底上沉积了Ba06Sr04TiO3(BST)薄膜,以Pt做电极分别构架了Pt/BST/MgO和Pt/BST/LaAlO3叉指电容器.利用X射线衍射仪、原子力显微镜和Aglient E4980LCR表分别对两种薄膜的结构、表面形貌和介电特性进行表征.研究发现:两种衬底都可以实现BST(001)薄膜的外延生长,MgO和LaAlO3衬底上BST薄膜的晶粒尺寸分别为52 nm和42 nm.在室温40 V偏置电压下,Pt/BST/MgO和Pt/BST/LaAlO3的调谐率分别为39.68;和29.55;,最低损耗分别为0.029和0.053.这说明衬底材料的晶格常数不同,最终导致了BST薄膜介电性能的不同.     

La0.5Sr0.5CoO3/Pb(Zr0.4Ti0.6)O3/La0.5Sr0.5CoO3铁电电容器的结构和性能研究

采用磁控溅射法和脉冲激光沉积法,在SrTiO3(001)衬底上制备了La0.5Sr0.5CoO3(70 nm)/Pb(Zr0.4Ti0.6)O3(70 nm)/La0.5Sr0.5CoO3(70 nm) (LSCO/PZT/LSCO)铁电电容器异质结.X射线衍射结果表明:LSCO和PZT薄膜均为外延结构.在5 V的外加电压下, LSCO/PZT/LSCO电容器具有较低的矫顽电压(0.49 V),较高的剩余极化强度(41.7 μC/cm2 )和较低的漏电流密度(1.97×10-5 A/cm2),LSCO/PZT/LSCO电容器的最大介电常数为1073.漏电流的分析表明:当外加电压小于0.6 V时,电容器满足欧姆导电机制;当外加电压大于0.6 V时,符合空间电荷限制电流(SCLC)导电机制.     

Ba0.6Sr0.4TiO3/PVDF复合材料电性能研究

采用直接沉淀法制备了顺电体钛酸锶钡(Ba0.6Sr0.4TiO3)纳米粉体,用钛酸酯偶联剂将Ba0.6 Sr0.4TiO3纳米粉体改性后与聚偏氟乙烯(PVDF)进行物理共混制备Ba0.6Sr0.4TiO3/PVDF复合材料薄膜.XRD图谱分析表明,Ba0.6Sr04TiO3粉体晶相皆为立方相,经TEM分析发现颗粒形貌呈球形,粒径约为50 nm,分散性好.在低比例纳米Ba0.6Sr0.4TiO3粉体掺入下,复合材料的介电常数和击穿场强与纯PVDF相比有显著提高,在粉体的含量约为7vol;时,材料的介电常数为12,击穿场强达到289 kV/mm,储能密度最大.     

NiFe2O4/(0.8BaTiO3-0.2Na0.5Bi0.5TiO3)异质结层状复合薄膜的磁电性能

采用脉冲激光沉积法在(001)-SrRuO3/SrTiO3(SRO/STO)衬底上生长了2-2型NiFe2O4/(0.8BaTiO3-0.2Na0.5 Bi0.5TiO3)(NFO/BT-NBT)磁电复合薄膜.X射线衍射仪(XRD)结果显示所有薄膜均为(00l)择优取向结构.物理性能测试结果表明:NFO/BT-NBT复合薄膜同时具有良好的铁磁性和铁电性,但不同的沉积顺序对复合薄膜的磁电耦合性能产生重要影响.以铁磁材料NFO为顶层的NFO/BT-NBT/SRO/STO异质结的磁电耦合系数(αE～110 mV·cm-1·Oe-1)大于以铁电材料BT-NBT为顶层的BT-NBT/NFO/SRO/STO异质结的磁电耦合系数(αE～80 mV·cm-1·Oe-1),这是NFO层受到衬底束缚作用不同的结果.     

磁控溅射参数对（Ba,Sr）TiO3薄膜择优取向生长的影响

采用磁控溅射法在Pt/Ti/SiO2/Si衬底上制备了(Ba,Sr)TiO3薄膜。基于薄膜的形核理论,研究了溅射气压、靶基距、衬底温度和溅射功率等溅射参数对(Ba,Sr)TiO3薄膜择优取向生长的影响。实验结果表明:磁控溅射中,较高衬底温度(600℃)有助于钙钛矿成相;通过改变磁控溅射参数,能得到(111)、(001)、(110)择优取向的薄膜。     

La∶BiFeO3/Bi0.5(Na0.85K0.15)0.5TiO3纳米复合薄膜的铁电特性

采用脉冲激光沉积技术(pulsed laser deposition,PLD),在Pt/Ti/SiO2/Si基片上制备了La0.1Bi0.9FeO3(BFO),Bi0.5(Na0.85K0.15)0.5TiO3(BNKT)和BFO/BNKT纳米复合薄膜.结果表明,复合薄膜的铁电特性比单层的BFO、BNKT薄膜有所增强.利用压电力显微镜(piezoresponse force microscopy,PFM)观察到了铁电畴.由于畴结构内部矫顽力分布不均匀,导致极化反转随时间改变,疲劳测试结果也证实了该结论.随着转换周期的增加,极化随之增强.运用PFM测量了纳米级的压电响应,同样证实了BFO/BNKT复合薄膜中的畴反转现象.     

Positron Lifetime and Defects in Y-doped (Ba0.6Sr0.4)TiO3 Ceramics

The positron lifetime spectra in Y-doped (Ba_0.6Sr_0.4)TiO₃ ceramics have been measured at room temperature for Y contents of 0–0.8 at. %. It was found from the experiments that with increasing Y content, the variation of the positron lifetime parameters is nonmonotonic, and the Y content corresponding to the knee is about 0.7 at. %, which is much larger than the La content corresponding to the knee in the La-doped BaTiO₂ (TANG 1994a). The experimental results show that the Y ions substitute predominantly for Sr ions, and this substitution induces a large number of Sr vacancies; when the Y content increases to about 0.7 at. %, the Y ions begin to substitute for Ba ions, and then the associated defects (2 Y_BaV“_SrSr) and (2 Y_SrV”_BaBa) form gradually.     

Synthesis and Crystal Structure of a New Iodate (Pb0.6Ba0.4)(Pb0.4Ba0.6)[IO3]4 Analogous to Sr[IO3]2

Crystallography Reports - Crystals of a new triclinic iodate with the formula (Pb0.6Ba0.4)(Pb0.4Ba0.6)[IO3]4 (sp. gr. P$$\bar {1}$$) were prepared by hydrothermal synthesis. These crystals are...     

含NiTi阻挡层的硅基(La0.5Sr0.5)CoO3/Pb(Zr0.4Ti0.6)O3/(La0.5Sr0.5)CoO3铁电电容器异质结

应用磁控溅射法制备的非晶NiTi薄膜作阻挡层,在Si (100)衬底上构造了(La0.5Sr0.5)CoO3/ Pb(Zr0.4Ti0.6)O3/(La0.5Sr0.5)CoO3(LSCO/PZT/LSCO)铁电电容器异质结,研究了Pb(Zr0.4Ti0.6)O3铁电薄膜的结构和物理性能.实验发现LSCO/PZT/LSCO铁电电容器具有良好的电学性能,在417kV/cm的驱动场强下,PZT铁电电容器具有较低的矫顽场强(125kV/cm)和较高的剩余极化强度(19.0μC/cm2),良好电容-电压特性(C-V)和保持特性,铁电电容器经过1010次反转后,极化强度没有明显下降,表明了非晶NiTi薄膜可以用作高密度硅基铁电存储器的扩散阻挡层.     

0.6(Na0.5Bi0.5)TiO3-0.4(Bi0.1Sr0.9)TiO3无铅压电陶瓷的铁电性和阻抗谱研究

采用传统固相法制备了0.6(Na0.5Bi0.5)TiO3-0.4(Bi0.1Sr0.9)TiO3陶瓷(即6BNT-4BST-9),研究了其相结构、铁电性能和储能特性;且利用复阻抗谱和电模量谱分析了其电性能.结果表明:(1)6BNT-4BST-9陶瓷在室温时具有三方和四方共存的相结构;P-E回线和S-E曲线分析表明陶瓷中由非极性四方相占据主导.(2)6BNT-4BST-9陶瓷具有较大Pmax～18.2μC/cm2,和较小的Pr～1.0μC/cm2;它在低场下的储能特性为W1=0.313 J/cm3,η=85.3;(@40kV/cm).(3)M″-f和(-Z″)-f曲线在同一位置的特征峰表明对于6BNT-4BST-9陶瓷只有一种材料微区对电性能起主导.6BNT-4BST-9陶瓷具有负温度系数的电阻-温度特性;根据Arrhenius Law计算的激活能Ea=1.48 eV,表明该陶瓷具有电子导电特征.     

低介高可调性钛酸锶钡陶瓷的研究

通过陶瓷烧结工艺研究了Ba0.6Sr04(Zr0.2SnxTi0.8-x)O3材料.性能测试结果表明,该固溶体是一种优异的可调材料,当x =0.03时,在1.5 kV/mm电场下,介电常数低于2000,可调性达到27.9;,介电损耗低至0.00010(100kHz,室温).XRD结果显示该固溶体是典型的钙钛矿结构.