pmn-pt铁电薄膜的制备

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1、学号：08442127常州大学毕业设计（论文）开题报告（2012届）题目PMN-PT铁电薄膜的制备学生易嘉阳学院材料科学与工程学院专业班级材料081校内指导教师陈智慧专业技术职务讲师校外指导老师无专业技术职务无二0一二年三月一、铁电薄膜综述21、铁电薄膜的研究现状和前景分析22、铁电薄膜的主要类别及其制备工艺方法3（1）物理制备方法3（2）化学制备方法4二、磁控溅射法51、磁控溅射法中影响薄膜生长的因素及作用机理52、磁控溅射法的基本原理及应用5（1）磁控溅射法的基本原理及其优点5（2）磁控溅射方法的分类及试验方法的确定6（3

2、）磁控溅射法制备薄膜的基本流程及基本流程的选取63、影响薄膜生长和性能的一些因素7三、PMNT的生长性能及应用71、PMNT陶瓷概述82、单晶生长中的基础问题研究83、PMNT单晶的结构与性能研究及其应用9四、掺杂体对薄膜性能的影响10五、实验过程中可能用到的方法仪器、研究目标、内容以及拟解决问题10六、研究方法和技术路线的确定11七、主要参考文献11一、铁电薄膜综述1、铁电薄膜的研究现状和前景分析铁电薄膜是具有铁电性且厚度在数十纳米至数微米的薄膜材料[1]。近年来对铁电薄膜的性能，应用和制备的研究已成为国际上新颖功能材料与器

3、件的一个新热点。这不仅是因为薄膜材料几何设计的可塑性，更重要的是铁电薄膜具有优越的电极化特性、热释电效应、压电效应、电光效应、高解电系数和非线性光学性质等一系列特殊性质，可以利用这些性质制作不同的功能器件，并有望通过铁电薄膜材料与其它材料的集成或复合，制作集成性器件。随着铁电薄膜制备技术的发展，使现代微电子技术与铁电薄膜的多种功能相结合，必将开发出众多新型功能器件，促进新兴技术的发展，因此对铁电薄膜的研究已成为国内外上新材料研究中的一个十分活跃的领域[2]。在铁电薄膜的众多应用中，铁电存储器尤其引人注目铁电薄膜存储器既有动态随

4、机存储器（DRAM）快速读写功能，又有可擦除只读存储器（EPROM）的非易失性，还具有抗辐射、功耗和工作电压低、工作温度范围宽、易与大规模集成电路兼容等特点，因而在铁电随机存储器（FRAM）、超大规模集成动态随机存储器（ULSIDRAM）、铁电存储器全光存储器等领域有广阔的应用前景[3]。表1铁电薄膜常用制备方法及特点方法MOCVD溅射法PLDSol-Gel膜材料溶液陶瓷晶体溶液成膜温度低低低低制备时间短短短长沉积温度沉积温度室温-700室温-700室温退火温度500-800500-700500-700500-700膜厚薄薄薄

5、薄组分分布均匀均匀均匀均匀组分保持保持保持偏离晶化方式后续退火后续退火后续退火后续退火结晶性能高取向高取向高取向高取向致密度一般一般好好设备损耗高高高高2、铁电薄膜的主要类别及其制备工艺方法铁电材料主要包括钛酸盐系、铌酸盐系和锆酸盐系三类。铁电材料的制备工艺方法大体上克分为物理方法和化学方法两大类[4]。表(1)[5]列出了铁电薄膜常用的制备方法及其特点。（1）物理制备方法物理方法包括真空蒸发、磁控溅射、离子束溅射、分子束外延（MBE）等方法。物理方法制备薄膜不易引入杂质，污染少，薄膜沉积速率较高，成膜条件易于控制，可制备出高

6、质量稳定的薄膜。本文主要对溅射镀膜法进行探讨。溅射镀膜法包括：射频溅射、磁控溅射及离子束溅射等[4]。溅射法的基本手段是利用荷能粒子轰击靶材表面，使固体原子（或分子）从表面射出形成溅射物流，沉积于基底表面形成薄膜。由于溅射物流具有较高（十几至几十电子伏特）的能量，到达基底表面后能维持较高的表面迁移率。表2铁电薄膜的性能及应用薄膜材料性能应用钙钛矿型（钛酸盐）BaTiO3介电性热释电性，PTCR电容器、传感器电热调节器、热探测器(Ba,Sr)TiO3SrTiO3PbTiO3(PT)Pb(Zr,Ti)O3(PZT)(Pb,La)(

7、Zr,Ti)O3(PLZT)热释电性、介电性、压电性、电光性、热释电性、电光性热探测器、声传感器非挥发性存储器热探测器、声表面波基片铌酸盐型Pb（Mg1/3Nb2/3）O3(PMN)PMN/PT介电性电光性电容器、存储器波导器件LiNbO3(LN)LiTaO3(LT)压电性、电光性热探测器、波导器件、光调节器、SAW、SHGKNbO3(KN)K(Ta,Nb)O3(KN)电光性、热释电性电光性波导器件、信频器件热探测器、波导器件钨青铜型（Sr,Ba）Nb2O6(SBN)(Pb,Ba)Nb2O6(PBN)(K,Sr)Nb2O6(P

8、KN)Ba2NaNb5O15(BNN)介电性压电性电光性存储器热探测器波导器件（2）化学制备方法化学方法包括金属有机物化学气相沉积（MOCVD）、热解化学气相沉积（热解CVD)、等离子体增强化学气相沉积（PECVD）、激光诱导化学气相沉积（LCVD）、溶胶-凝胶法（Sol-G