钛酸铋铁电薄膜的制备、性能、表面形貌及晶化机理研究

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1、山东太擎颟士论文摘要铁电薄膜具有铁电、压电、热释电、电光等一系列豢要特性，是一炎霆要的功能材料，在微电子学和光电子学等领域有着广泛的应用，其中最重要的应用之一是铁魄毒罐嚣。铁电存储器其毒菲挥发、存取速度抉、摭疆瓣等优点，成为当今存储器发展的蘑要新方向。铰羧锯薄膜骞诲多缀威不麓静耪，SrBi。Ti；0。薄簇懿褥究帮铡备酃琵较凌，对它的憔质了解更少，怒一种重蹑的新测薄膜材料。(一)本论文采霜纯学溶液分解法(CSD法)骇硝酸铋(分子式：8i(N瓯)。5H妇)钛酸四丁脂(分子式：Ti(oc。H。)。)和醋酸锶(Sr(CHAC00：1／2H。O)为原料制各了SrBi。Ti。

2、0。；薄膜，分析了SrBi。Ti。0。；薄膜的XRD谱线，通过多种分析测试手段磺究了热处理工艺等对SrBi。Ti。0，i薄膜螅晶化、微结梅、液亟形貔等螅影响舰律。测试了SrBi。Ti；0．i薄膜物理性能。主要包括：l，瓣键学溶滚分辩滚(CSD法)在疆Si村庶上毒l萋戆SrBitTiton薄貘逶蓬遗火热处理之后得到的是多晶膜，随着退火条件的不同，薄膜表面形貌结晶性等表现毫一定匏窥棒瞧，在舔当豹薄膜层数耪遗灾条件下，翥锈备密了寝嚣无爱纹、磊粒排列数密、大小和分布均匀的质量较好的SrBi。Ti。0，s薄膜。2．SrBi。Ti。0。。薄膜具有良好的绝缘饿能，在一定的外加电

3、箧范围内，薄膜的漏电滤密度很小(指的楚绝对值)，数豢级保持在1o-”，这相对予其链缀分的铁酸铋系列薄膜材料来讲，提高了绝缘性熊。3。SrBi；Ti。0。薄膜豹潺电浚密痉睫篱邃炎瀑度的势褰嚣减小，睫罄遗火时间的增大而增大，且晶淼成膜工忿制各的薄膜的绝缘性能幕比非晶态成膜工艺制器静薄貘绝缘豫薤要簿。4．我们利用HP4192A阻抗分析仪测试了薄膜的介电性能。SrBi。Ti。0。；薄膜的表面溷定电稀密度N。=5．03．10”／cm2，薄膜具肖较大的介电常数。出末大学硕士论文(二)孤予力显徽镶(atomicforcemicroscope，AFM)是～静全赣瓣表嚣分析先j{}

4、仪器。他是利用尖锐的传感器探针在样品表面上方扫描，通过监测探针与样晶袭嚣蘸予之闻的徽弱的{聱期力来茨浃祥赫的表瑟澎貌释箕纯酶表黼结{鸯，它的分辨率可达到纳米级别甚至原子级别。并且原予力烂微镜(AFM)可以在大气和溶液的环境下工作，为我们实时的观测生长界谱的过程和机璎创造了滩得的机遇，在瓤子力显微镜(AFM)的帮勘下，熬体生长理论可麓有薪的突破。遮对晶体生长理论本身的发展，以及对于指导晶体生长嶷践都具有一定的理论和现实意义。本论文利用原子力姓微镜(AFM)对薄膜表两形貌和晶化情况进行了研究，薄貘上豹螽毒艺逵稔是与霞淼禳交j熏程畜关豹多鑫袋合僖形貔闺纛。零论文爝速天热

5、处理的方法对化学溶液分解法(CSD法)制备的钛酸铋非晶薄膜：j{}行了晶化实验，并利周原子力嚣徽镜(A翮)对这稀固态状态下的晶纯过程的表谣形貌演变进行了观测釉研究，发现晶他的直接标志是形貌从秃晶形变为有晶形，晶化的过程就是晶化颗粒逐渐增多的过程，同时伴随着晶化颗粒的长大。晶他的程度岛退火处理湿度、对闯、运火处理次数等缀多因素罄毒关系。主要包括了：1．薄膜表磁形貌和晶化情况随退火温度的淡化2。薄膜表嚣彩藐稻藉纯薅撬疆遥火辩蠢豹交纯3．厚度较小的薄膜(200nm以下)，表面形貌和结晶性随遇火温度的变化4．邋火处瑷次数鹤不同对袭西形虢和结晶链静影喻5．冷却速率对的薄膜表

6、面形貌和结晶性影响6．厚度较大薄膜(～般大予1．5徽米)表磷形貌和结晶性的讨论7．二氧化钛薄膜(量i鹞)农不恩工装下表瑟形貌和结鑫情况静讨论8．生长在玻璃上的钛酸铋薄膜在不间工艺下表面形貌和晶化情况的比较9。麓MOCVD方法生长豹钛簸铋薄袋表覆影簸裁结爨媾嚣赘鹚步探讨lO．薄膜晶体生长存在晶化完成温度Tc：薄貘表西豹磊纯速率不是线毪匏，辩子钛黢耱薄貘来说，存在一个菇纯完成温度区间(650"0左右)在这个温度区间里，有着最大的晶化遴率，薄膜表面形貌变化豢明显，基本完成了颗粒的晶化过程。对于不同的材料、不同的工艺、和不同的镀膜层数，应该肖不同的晶化完成温度Tc。山东太

7、学瑚lj论义在晶化完成温度Tc的基础上，初步得出了晶化速率间温度和时间的关系，褥出了薄貘生长豹最佳工艺条释。探索不同材料、不同制各工艺下的晶化完成温度Tc，对于揭示薄膜晶体生长规律和指导薄膜涮备具有一定的理论和实践意曳。论文主题词：薄膜铁电薄膜化学溶液分解法(CSD法)匀胶遐火C-V特惶套电寒数SrBi；Ti；0。薄膜曩体生长晶体形貌派予力嚣徽襞(AFM)山东大学硕士论文ABSTRAClFerroetectficthinfilmshavepotentialandwideapplicationinmicroelectricalandphotoelectricdevi

8、ces．O