溶胶凝胶法制备nbsrtiolt3gt和laniolt3gt铁电电极薄膜

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1、西南交通大学硕士研究生学位论文第1页摘要铁电薄膜由于其在集成电路和其它功能器件中的应用，受到了越来越多的关注。在这些应用中，制备集成铁电薄膜优质的缓冲层薄膜和底电极薄膜显得尤为重要。为此，近年来人们开始研究与铁电薄膜具有相近结构，且化学和热稳定性较好的半导、导电金属氧化物。钛酸锶(SrTi03)与多数铁电材料的晶格结构和化学相容性匹配良好，掺杂的SrTi03在还原烧结后可获得较好的半导化性能，是基底与铁电材料问良好的缓冲层材料。另外，LaNi03的晶体结构是一种赝立方钙钛矿结构，与目前广泛研究的铁电薄膜(PZT、BST等)具有类似的晶体结构和良好的晶格匹配性，它还具有高

2、的化学和热稳定性，因而被公认为铁电薄膜器件理想的电极材料之一。因此，本文开展了溶胶．凝胶法制备掺铌钛酸锶(Nb—SrTi03)薄膜和LaNi03薄膜的研究。主要内容如下：1、以钛酸丁酯、乙酸锶和自制的Nb．柠檬酸乙二醇无水溶液为原料，制备出Nb．SrTi03前驱液，研究了用水量、乙酸、乙二醇等组分加入量对前驱液性能的影响。2、用旋涂法在Si(100)衬底上制备了掺铌钛酸锶薄膜。研究了退火温度、退火方式、薄膜厚度等不同工艺条件对Nb．SrTi03薄膜性能的影响，运用XRD、SEM、白光干涉、四探针测试等分析手段表征薄膜的性能。分析结果表明：在Si衬底上涂覆3层(厚度约15

3、0nm)，以常规烧结速率于750"C下还原烧结30min，制备出了性能良好的SrTio．95Nbo．0503薄膜，其室温电阻率约为47x10弓Q．cm，SEM分析表明薄膜具有良好的表面形貌，白光干涉测得其表面粗糙度为1．93nm。3、研究了施主掺杂对薄膜电性能的影响。实验表明，施主(Nb5+)掺杂量的大小对薄膜半导化的程度有明显影响，在掺杂量为5．0％时，薄膜的电性能较好。在SrTi03中铌离子替代钛位可使SrTi03实现n型掺杂，增加了载流子浓度，提高了材料的电导率。4、采用溶胶凝胶方法在Si(100)衬底上制备TOoo)取向的LaNi03导电氧化物薄膜。研究了不同退

4、火温度、退火时间、薄膜厚度、烧结气氛等工艺条件对于薄膜电阻率和表面形貌的影响，总结了制备较低电阻率LaNi03(100)薄膜的最佳工艺条件，并对相应作用机制进行了分析。关键词：溶胶．凝胶法，铌掺杂，SrTi03，LaNi03，铁电电极薄膜西南交通大学硕士研究生学位论文第1I页ABSTRACTFerroelectricthinfilmshavebeenrecelvmgmoreandmoreattentionforthelrapplicationsinintegratedcircuitandotherfunctionaldevices．Intheseapplications

5、，itisessentialtofabricatehighqualityfilmsofproperbufferlayerandelectrodematerialsfortheferroelectricthinfilms．Inrecentyears，thesemiconductiveorconductivemetallicoxidematerialshavebeenresearchedindevicesincorporatingorientedferroelectricfilms，whichhaveoutstandingthermalstability,highresis

6、tancetochemicalerosion，andgoodcompatibilityinstructurewithperovskitetypeferroelectricmaterials．ThedopedSrTi03obtainedthesemiconductivityaftersinteringinreducibilityatmosphere，thesimilaritiesincrystalstructureandchemicalcompatibilitybetweenSrTi03andferroelectricmaterialsopenupthepossibili

7、tythattheuniquepropertiesofeachofthesefilmscanbecombinedtodevelopanarrayofintegratedferroelectricdevices．Inaddition，LaNi03(LNO)asadesirablecandidateforelectrodematerials，hasapseudo-cubicperovskitecrystalstructurewithgoodchemicalandthermalstabilization．Ithasthesimilarcryst