电极材料对pzt铁电薄膜微结构及电性能的影响

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1、土海太擘硕士话囊：电极辫辩对PzT械电薄膜徽结构及电性能的影响摘要铁电薄膜的制餐、结搦、电性能及其威用已成为国际上新材料研究的一个十分活跃的领域。铁电薄膜器件需要开发具有多元藕合效应的材料和结构体系，对材料结构和性能的可靠性要求更巅，其中锻钛酸镑(Pb(ZrxTil-x)03，PZT)系列铁电薄膜由于具有优良的介电、压电和铁电性能是制备薄膜电容器、微型压电驱动爨、铁毫动态存锉器等的邂惩耪粒。由于能在较低的衬底温度下、沉积高质擞的外延或择优取向的薄膜，使铁电薄膜王艺技术与半导体工艺羧术静兼容成为哥雅。并且往镑缝豹

2、奄分藤豺精、器件与半导体材料、器件相结合，形成了一个新兴的学科分支一集成铁电学，便铁电材料的应蠲进入了麓广阔豹天地。铁电薄膜的集成必须与复杂的器件结构和电路的制造兼容。因此，在制备铁电器件时必然会遇到的问题趋，电极的选取、铷备及它们所带来的影响。近年来，一些导电氧化物电极，例如Ru0。和Ir02{奠及其它爨化毖放用来代替传统的Au，Ag，Pt，这些氧纯物电极耗睫止PZT电容器蟾疲劳。具肖钙钛矿结构的镍酸镧(LaNi03，LN0)氧化物薄膜的晶格常数为o．384nm．与PZT薄貘嶷好豹曩穆惑配性巍菠善PZT薄貘懿

3、疲莠特魏嚣g

4、熬了我们的兴趣。因此本论文采用溶胶．凝胶(S01．Gel)方法和快速热处理(RTA)技术在(11l’定商、随梳取囱的Pv'Ti／Si02／Si、(100)定囱豹轴qO／Si02／Si三类基片上制备Pb(Zr。53Tio。7)03(PZT)铁电薄膜，研究电极材料对薄膜微结构、电性能的影响。与此同时还选取45／55、60／40两种不葡的锚钛比来研究组分对薄膜电性能的影响，来做幸}充说明。其次多层膜是获得高性能器件的候选材料，多朦膜结构仍是人们较为关注的热点闲题。盎予鬟纯甥薄膜戆改善器锌熬壤劳特搜，本论

5、交特此弓l入LNO佟为缓冲层，在随机取向的PtYFi／Si02／Si基片上制备PZT薄膜，得到PZT／Pt／Ti／Si02／Si多漫结构。系统避磷究LNO缓狰鬣浆厚度对PZT薄貘擞缭构、爨俊敬囱蟊分电、铁电、压电性能的影响，为优化LNO缓冲层厚度、提高器件的电气性能提供了稿关数据。实验结果表明：在热处理制度是一致的情况下，薄膜的择优取向和微结构决定于电极材荆的定向性，避而PzT薄膜沿莱一方向结晶艘的多少对其电性能影响缀大；(1t1)取向的PZ下薄膜鲍综合电性能优予(100)取向积随机取囱的薄上海大学硕士论文：电

6、极材料对PZT铁电薄膜微蛄构及电性能的影响膜；(100)PZT／(100)LNO／SiOdSi结构的铁电性能、介电性能和漏导特性方面虽然不如(111)PzT／(I11)Pt／Ti／Si02／Si结构的好，但抗疲劳特性大大改善了。生长于(111)Pt／Ti／Si02／Si电极上的Zr／Ti比分别为45／55、60／40的PZT薄膜相比时发现，在电极和热处理制度都一致的情况下，组分对薄膜的择优取向和微结构起着关键的作用，45／55PZT和60／40的PZT薄膜分别呈现(100)和(111)取向，前者的电气性能都后者

7、的好，这与(111)取向薄膜的电性能优于(100)取向薄膜的结论是一致的。LNO作为缓冲层使用时，随着LNO厚度的增加，PzT薄膜从(111)取向转为(100)取向，且(100)取向系数从O．73增加到0．89，晶粒尺寸变小。薄膜的介电性能和抗疲劳特性有所提高；但损耗却增大了，剩余极化、漏导特性也都有所下降。关键词：溶胶一凝胶法，PZT薄膜，微结构，择优取向，电性能II圭慧垄竺堡妻蔽墨!墨堡塑苎茎!i!堡垒薹堡壁堕塑堡垒兰堡壁篓曼AbstractThepreparation，microstructure，ele

8、ctricpropertiesandapplicationofferroelectricthinfilmshasbeenanactiveinvestigativefield。Novelandhi垂performanceMEMSdevicesrequirethedevelopmentofthematerialandstructuresystemwithmultiplecouplingeffects，andthematerialstructureandpropertieswithhighreliability，Es

9、pecially,ferroelectricmaterials，suchasPb(ZrxTi卜x)03(PZT)，areaveryexcitingclassofmaterialsforcapacitor,MEMSapplicationanddynamicrandommemories(DRAM)duetotheirexcellentdielectric，ferroelectricandp