铁电薄腰的制备、表征和应用

概括介绍了铁电薄膜的发展过程，分析了不同制备方法的优缺点，指出了在制备中需要考虑的主婴问题，给出了铁电薄膜基本参数、物化结构性能、物理性质等的表征方法，讨论了铁电薄膜在热释电探测、光开关、随机存取存储器等方面的应用，最后简单介绍了我国有关单位铁电薄膜的研究情况．     

铁电薄膜、多层膜及异质结构研究

综述了铁电薄膜,多层膜和异质结构研究的新进展,分析了铁电薄膜不同制备方法的优缺点,重点介绍了铁电薄膜在铁电存储器,微电子机械系统及热释电红外探测器方面的应用,指出了目前铁电薄膜及器件设计研究需要重点解决一些问题。     

薄膜物理及其应用讲座：第六讲 铁电薄膜的物理性能和应用

铁电薄膜材料与器件是近年来高新技术研究的前沿和热点之一，文章概括介绍了铁电薄膜研究的现状，铁电薄膜的物理性能及其表征，铁电薄膜在微电子，光电子和集成光学等领域中的应用，并指出了当前铁电薄膜材料与器件研究中需要着重解决的一些问题。     

脉冲激光淀积BaTiO3薄膜的介电与铁电特性

用脉冲激光淀积方法在SrTiO₃衬底上制备了BaTiO₃/YBa₂Cu₃O_7-δ（铁电/超导）双层膜，X射线分析表明BaTiO₃薄膜是高度c取向的．对BaTiO₃薄膜的介电和铁电性能进行了实验研究．观察到铁电薄膜特有的电滞线和蝶型C-V曲线，薄膜呈现出较好的铁电性，在铁电随机存储等领域有重要的应用前景 关键词：     

新型铁电存贮器和铁电薄膜的脉冲激光沉积

结合自己的工作，介绍了目前国际上新型功能材料与器件研究的热点之一－铁电集成和铁电存贮器的研究开发；报道了用脉冲激光沉积这种新型成膜技术制备铁电ＰＺＴ薄膜的些实验结果。     

铁电薄膜存贮器及其疲劳机制的研究和进展

主要讨论了铁电薄膜用于研制铁电存贮器的进展情况，探讨了目前围绕电级，空间电荷，畴钉扎，应力和微结构等几个方面对铁电薄膜贮存器疲劳特性的影响，论述了铁电薄膜存贮器的研究现状和存在的一些问题。     

Si掺杂HfO_2薄膜的铁电和反铁电性质

通过改变Si掺杂量制备出了具有显著铁电和反铁电特征的HfO2纳米薄膜,对其电滞回线、电容-电压和漏电流-电压特性以及物相温度稳定性进行了对比研究.反铁电薄膜的介电系数大于铁电薄膜,在电场加载和减载过程中发生的可逆反铁电-铁电相变导致了双电滞回线的出现,在室温至185℃的测试温度范围内未出现反铁电→顺电相变.在电流-电压特性测量时观察到的负微分电阻效应归因于极化弛豫等慢响应机理的贡献.     

应力对铋系铁电薄膜性能影响的研究进展

应力普遍存在于铁电薄膜中，是影响薄膜性能和薄膜电子器件可靠性的一个重要参数。本文系统介绍了本小组近年来所进行的应力对铋系铁电薄膜（Bi3.25La0.75Ti3O12，Bi3.15Nd0.85Ti3O12和SrBi2Ta2O9）的铁电性能及与铁电存储有关的开关、疲劳性能等影响的研究。结果表明：张应力有利于增大薄膜的剩余极化和开关电荷量，而压应力却使得两者都降低。还发现：应力对薄膜的开关时间、矫顽场、疲劳性能等都有影响。其结果都与“应力作用下薄膜内铁电畴的重新取向”有关。     

存储器用铁电薄膜及电极材料的研究

铁电体独特的自发电极化双稳性质和非线性光学性质使其在光电子器件中得到广泛应用．为了实现器件的小型化和与微电子、光电子工艺兼容，铁电薄膜已成为一个研究热点．自发电极化的大小和取向以及外电场、缺陷和铁电薄膜／电极界面与自发电极化的交互作用决定了铁电薄膜的性质和服役行为．文章以铁电存储器和光电子器件应用为背景，选择了具有重大应用前景的Bi4-xLaxTi3O12（BLT）、SrBi2Ta2O9（SBT）、PbZrxTi1-xO3（PET）和LiNbO3（LN）铁电薄膜以及相关的La（Sr，Co）O3（LSCO）和LaNiO3（LNO）等电极材料为研究对象，研究了缺陷电荷和电畴的交互作用和它们在交变外电场中的动力学行为，探明了铁电薄膜疲劳现象的物理本质；从晶格结构与缺陷的观察研究入手，探索了材料铁电性质的起源和优化材料铁电性质的途径；从铁电薄膜／电极界面结构与性质的研究入手，寻找更有效、更稳定的电极材料与结构，从而为器件应用打下了基础；在研究外电场对铁电薄膜生长机制影响的基础上，找到了利用外电场调控铁电薄膜结构的新途径，发展了新的、与半导体器件和光电子器件工艺兼容的制膜方法．     

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。     

HfO2基铁电薄膜的结构、性能调控及典型器件应用

大数据、物联网和人工智能的快速发展对存储芯片、逻辑芯片和其他电子元器件的性能提出了越来越高的要求.本文介绍了HfO₂基铁电薄膜的铁电性起源,通过掺杂元素改变晶体结构的对称性或引入适量的氧空位来降低相转变的能垒可以增强HfO₂基薄膜的铁电性,在衬底和电极之间引入应力、减小薄膜厚度、构建纳米层结构和降低退火温度等方法也可以稳定铁电相.与钙钛矿氧化物铁电薄膜相比, HfO₂基铁电薄膜具有与现有半导体工艺兼容性更强和在纳米级厚度下铁电性强等优点.铁电存储器件理论上可以达到闪存的存储密度,读写次数超过10¹⁰次,同时具有读写速度快、低操作电压和低功耗等优点.此外,还总结了HfO₂基薄膜在负电容晶体管、铁电隧道结、神经形态计算和反铁电储能等方面的主要研究成果.最后,讨论了HfO₂基铁电薄膜器件当前面临的挑战和未来的机遇.     

铁电高分子共聚物薄膜样品真空制膜仪的设计与制作

设计与制作了铁电高分子共聚物薄膜样品真空制膜仪，该制膜仪操作简单，制膜方便，制备出的薄膜样品厚度均匀，膜厚可控制在30－40μm，可替代昂贵的机械静热压式或旋转悬浮式制膜仪。     

锆酸铅基反铁电薄膜研究现状与展望

距离发现反铁电已有70多年的历史,其独特的电场诱导相变行为使其在储能、换能器、驱动器、电卡制冷、负电容晶体管、热管理等领域显示出了巨大的应用价值.随着薄膜生长技术的发展及器件小型化、集成化趋势的需求,反铁电薄膜受到越来越多的关注.大量研究表明,反铁电从块体到薄膜显现出与块体不同的新奇物性,同时也面临更多挑战,如尺寸效应使得其反铁电特性在临界厚度下减弱甚至消失等.在此基础上,回顾了锆酸铅基反铁电研究的发展历史,从反铁电的起源、结构、相变到应用等方面进行了讨论.希望能够吸引更多的研究者关注反铁电薄膜的发展,探索未知的奥秘,共同开发更多的新材料和新应用.     

铁电薄膜铁电性能与温度关系的一种实时测量实验方法

介绍了一种实时测量铁电薄膜的铁电性能与温度关系的实验方法,为进一步研究铁电薄膜的特性提供了实验基础。     

应力对铋系铁电薄膜性能影响的研究进展

应力普遍存在于铁电薄膜中,是影响薄膜性能和薄膜电子器件可靠性的一个重要参数.本文系统介绍了本小组近年来所进行的应力对铋系铁电薄膜(Bi3.25La0.75Ti3O12,Bi3.15Nd0.85Ti3O12 和SrBi2Ta2O9)的铁电性能及与铁电存储有关的开关、疲劳性能等影响的研究.结果表明:张应力有利于增大薄膜的剩余极化和开关电荷量,而压应力却使得两者都降低.还发现:应力对薄膜的开关时间、矫顽场、疲劳性能等都有影响.其结果都与“应力作用下薄膜内铁电畴的重新取向“有关.     

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Ps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.     

铁电薄膜的多外场调控

铁电薄膜在非易失随机存储器、压电器件、热释电器件和电光器件中有着广泛的应用。由于极化—晶格—电荷自由度的强烈耦合,铁电薄膜的特性不仅可以被电场调控,也可以被多种其他外场调控。文章分别阐述了电场、力场和光场对铁电薄膜极化和导电特性的调控作用及物理机制,并展示了电驱动、机械驱动和光驱动等新型铁电器件的应用潜力。多种外场的调控作用可以突破传统电场调控在电路接入和击穿、漏电等失效行为方面的限制,为铁电器件的设计提供新思路。     

BIT/PLZT/BIT多层铁电薄膜结构设计及制备的实验研究

为了有效阻止锆钛酸铅镧(PLZT)与半导体界面发生反应和互扩散,根据锆钛酸铅镧和钛酸铋(B IT)各自的铁电性能,提出了一种新的设计思想———多层铁电薄膜.采用脉冲准分子激光淀积(PLD)方法制备了B IT/PLZT/B IT多层铁电薄膜.采用Sawyer-Tower电路测量,其剩余极化强度Pr=34μC/cm2,矫顽场Ec=40 kV/cm.这种结构吸收了锆钛酸铅镧和钛酸铋的优点,提高了铁电薄膜的铁电性能.     

纳米薄膜PLT的拉曼散射

纳米薄膜ＰＬＴ的拉曼散射庄志诚，张晴（上海交通大学上海２０００３０）丁爱丽，罗维根，李辉，陈先同（中国科学院上海硅酸盐研究所上海２０００５０）从Ｋａｎｚｉｇ等报导了精细颗粒的铁电材料的介电性质以来，已经多次发现铁电薄膜和超细晶粒的结构特征，物理和化学...     

聚(偏氟乙烯-三氟乙烯)纳米薄膜极化反转与疲劳特性

采用旋涂法制备了厚度为140 nm的聚(偏氟乙烯-三氟乙烯)[P(VDF-TrFE)]纳米薄膜, 研究了不同退火温度以及环境相对湿度对薄膜的极化反转和疲劳性能的影响. 运用X射线衍射仪、扫描电子显微镜和傅里叶变换红外光谱仪等测试技术对薄膜的微结构进行了表征. 实验结果表明, 通过不同温度的退火处理, P(VDF-TrFE)铁电薄膜的结晶度随着退火温度的升高而不断提高, 并且一定的温度范围内的退火处理可以提高薄膜的极化性能; 此外, P(VDF-TrFE) 铁电薄膜性能还表现出一定的环境湿度的敏感特性, 这与薄膜的物理性能和结构特点密切相关; P(VDF-TrFE)铁电薄膜在不同的环境湿度条件下 表现出较好的电学特性, 其漏电流均保持在10 ^-7A/cm² 的较低水平. 本工作揭示了再退火过程对薄膜的极化反转速度和疲劳恢复特性的影响, 并结合薄膜二次疲劳结果, 探讨了薄膜可逆的内部疲劳恢复特性机理.