资源描述：
《pzt纳米铁电薄膜的生长行为和介电性能及微结构》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。
1、第27卷第5期电 子 显 微 学 报Vol227,No152008年10月JournalofChineseElectronMicroscopySociety2008210文章编号:100026281(2008)0520346206PZT纳米铁电薄膜的生长行为和介电性能及微结构朱信华,朱健民,周舜华,刘治国,闵乃本(南京大学物理系固体微结构物理国家重点实验室,江苏南京210093)摘 要:采用溶胶-凝胶(sol2gel)自旋涂敷法在Si(100)基多孔氧化铝模版介质上制备了Pb(Zr0153Ti0147)O3(PZT)纳米铁电薄膜(厚度
2、25nm)。利用电化学方法在多孔氧化铝模版孔道内(孔径25nm)生长Au纳米线,作为底电极一部分。利用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)及场发射透射电镜(FE2TEM)对PZT纳米铁电薄膜的生长行为、表面形貌和微结构进行了研究。XRD谱图表明PZT纳米铁电薄膜具有(111)择优取向;SEM像显示PZT纳米铁电薄膜结构致密,晶粒呈椭球状,平均尺寸为22nm。剖面TEM像证实PZT纳米铁电薄膜与Au纳米线直接接触,它们之间的界面呈现一定程度的弯曲;部分Au纳米线顶端出现分枝展宽现象。介电谱表明PZT纳米铁电薄膜的介46电常数在低频区
3、域(频率小于10Hz)从760迅速下降到100,然后基本保持在100,直至测量频率升高到10Hz。低频区域内介电常数的迅速下降是由于空间电荷极化机制所致;介电损耗在4000Hz附近出现峰值(来源于空间电荷的共振吸收)也证实了空间电荷极化机制的存在。关键词:PZT纳米结构;生长行为;介电性能;微结构;溶胶2凝胶自旋涂敷+中图分类号:TM223;TB383;O48411;TM536;TN16文献标识码:A 钙钛矿结构的铁电薄膜在非挥发性存储器,如膜上制备横向尺寸为70nm～100nm的纳米结构电铁电随机存储器(FeRAMs)方面,具有重
4、要的应用价容器。尽管这种从上而下的物理方法可以按照人们[1]值。近年来随着铁电基微电子器件的特征尺寸不所需求的尺寸和形状来制备周期性纳米结构,但这断缩小,其特征尺寸已进入纳米尺度。例如,存储密种方法所获得的纳米结构横向尺寸限制在70nm以[7]度在10千兆位每平方英寸的FeRAMs,每个存储单上,而且很难区分铁电体的本征尺寸效应与纳米[8]元(包括一个电容器和一个晶体管)的横向尺寸都小结构制备过程中损伤所导致的铁电性能退化。于100nm,这意味着铁电电容器的横向尺寸在100化学自组织方法可无损伤地制备横向尺寸小于nm以下。为达到器件正
5、常工作所需要的电容量,必50nm的铁电体纳米结构,远小于目前任何从上而[9～12]须使用三维(3D)结构的纳米尺度铁电电容器,来代下的物理方法获得的纳米结构。如利用化学液[2]替目前的平面型结构铁电电容器。因此3D结构相沉积可制备横向尺寸在20nm～50nm的铁电纳[9,10]的纳米尺度铁电电容器制备、物理性能测试及微结米结构;最近利用水热外延或金属有机物化学[11,12]构表征已成为开发高存储密度FeRAMs亟待解决的气相沉积(MOCVD)方法制备PbTiO3纳米岛。关键问题。然而,化学自组织方法的主要问题是获得的纳米结纳米尺度(1
6、0nm～100nm)铁电体的许多物理构无序分布,无法实现纳米结构单元的准确定位,而性能如铁电、压电性能与薄膜和块体情况下显著不且能够直接利用化学自组织方法合成的材料种类也同,其原因是由于纳米尺度的铁电材料存在大量的很有限。表面和界面,在该处存在大量的悬挂键,导致电荷分为解决这些问题,可考虑使用膜板法制备铁电布发生变化,形成局域电偶极矩;在外加压力的作用体有序纳米结构。氧化铝纳米有序孔膜版作为良好下,可使电偶极矩取向分布发生变化,在宏观上产生的膜版介质,已广泛应用于纳米线、纳米管和纳米棒[13,14]电荷积累,呈现出增强的压电效应。已有
7、文献报道的合成。然而,直到最近,人们才开始尝试这种[15～20]纳米结构铁电电容器的剩余电极化强度大于相应的方法制备铁电体有序纳米结构,其主要原因是[3]连续膜,这归因于a2型铁电畴的减少或夹持效铁电体材料大多是多组份氧化物,需要苛刻的高温[4][5]应。在这些研究中,采用聚焦离子束(FIB)或电晶化条件和铁电体尺寸效应的限制。因此这种方法[6][15]子束光刻(electronbeamlithography)的方法在连续也面临诸多技术挑战。收稿日期:2008204202基金项目:江苏省自然科学基金资助项目(No.BK2007130)
8、,国家基础科学人才培养基金项目(J0630316).作者简介:朱信华(1967-),男(汉族),江苏人,教授.E2mail:xhzhu1967@yahoo.com.cn.第5期朱信华等:PZT纳米铁电薄膜的生长行为和介电
