基于pzt薄膜的集成光学谐振腔结构的制备及其光学性质

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1、摘要F钙钛矿结构的铁电薄膜有优良的介电、铁电、压电以及热释电性能，在声表面波器件、微机械电子系统(MEMS)、非挥发存储器、光学倍频器件、红外探测器等领域有广泛的应用前景，其中PbZr。Til．。03(PZT)因为剩余极化高尤其受到重视。另外，PZT的居里温度高于室温，可用于制作非制冷红外探测。但PZT自身在红外大气窗口波段的吸收较弱。通常采用在器件表面增加一层吸收层来提高红外吸收，但是这将增加器件的热容量，降低响应速度；提高红外吸收的另一种途径是利用光学谐振腔结构。本文的主要工作是利用磁控溅射法制备集成光学谐振腔结构来提高的PZT薄膜红

2、外吸收率。制备了LaNi03(LNO)薄膜一PZT薄膜一LNO薄膜和LNO薄膜一PzT薄膜一Pt薄膜两种集成光学谐振腔。主要结果有：(1)以Si(111)为衬底，以不同氧分压溅射沉积LNO薄膜，经XRD分析，LNO薄膜为钙钛矿结构且为纯(100)取向。(2)分别在LNO(100)．Si和Pt(111)．Ti．Si上溅射沉积PZT薄膜，然后将样品在大气环境中进行快速退火处理，退火温度550．700℃。经XRD分析，退火后的PZT薄膜均为钙钛矿相，其中在LNO(100)上生长的PZT薄膜为纯(100)取向，而在Pt(111)上生长的PZT薄膜

3、为(111)择优取向。(3)在LNO(100)上生长的450rim厚的PzT薄膜平均矫顽电场Ec为110kV／cm，外加电压为18V时剩余极化强度Pr为639tC／cm；在Pt(111)上生长的320nm厚的PZT薄膜平均矫顽电场Ec为120kV／cm，外加电压为18V时剩余极化强度Pr为50IJtC／cm2。(4)制各了一系列不同LNO膜厚、PZT膜厚的光学谐振腔结构，分析发现，dLNO=38nm、dPzT=445nm和溅射氧分压P02=25．5％是比较理想的工艺参数。(5)在经过多次工艺条件摸索后，获得了最好的LN0薄膜一PZT薄膜一

4、LN0薄膜光学谐振腔结构在波数1050cm。处的吸收率达到80％以上；而LN0薄膜一PZT薄膜一Pt薄膜光学谐振腔结构在波数987cm。处的吸收率接近80％。关键词：光学谐振腔峰值吸收率吸收峰中心波数PzT铁电薄膜摘要ABSTRACTFerroelectricthinfilmswithpervoskitestructurearewidelyusedinacousticsurfacewavedevices，micromachineelectricsystem，no．volatilememorydevices，opticalmultiplef

5、requencydevice，infrareddetector，andsoon，duetotheirmanyimportantproperties，suchasdielectric，ferroelectric．piezoelectricandpyroelectricproperty．PbZrxTil．x(PZT)attractedwideattentionbecauseofitshighremnantpolarization．Inaddition，PZTthinfilmscanbeusedasnon．cooledinfrareddetec

6、tor,becauseitscouriertemperatureisaboveroomtemperature．ButtheinherentabsorptanceofPZTthinfilmsislowininfraredband，generally，inordertoimprovetheirabsorptance，aabsorptionlayeriscoveredontheSill"faceofdevice．butthethermalloadofdevicewillbecomelarger,andtherespondratebecomelo

7、w．Aapproachwhichimproveinfraredabsorptanceisbyopticalresonantcavitlrstructure．Thethesisexpecttofabricatemetaloxides．fen'oelectric—metaloxidesandmetaloxides—ferroelectric．metalstyleopticalresonantcavitytoimprove也eabsorptanceofferroelectricthinfilminthe8-1411mband．Themainre

8、sultsofthisworkinclude：(1)LaNi03thinfilms，asbottomelectrode，aredepositedonSi(111)substrateusingr