存储薄膜材料的应力效应研究

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1、南京大学博士学位论文存储薄膜材料的应力效应研究作者：刘云飞导师：吕笑梅教授南京大学物理学院固体微结构国家重点实验室ThestudyofstresseffectODstoragethinfilmmaterialsByYunfeiLiuSupervisedbyProf．XiaonleiLu&JinsongZhuNationalLaboratoryofSolidStateMicrostructures&SchoolofPhysics，NanjingUniversityMay2010目录111IIIllllIIIIIIIilllIIIIIY2373450中文摘要⋯⋯

2、⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯I英文摘要⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯III第一章绪论⋯⋯⋯．⋯⋯．⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯11．1铁电存储器⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．11．1．1概要⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯11．1，2铁电存储器的工作原理⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．11．1．3铁电体的基本概念⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯2l。1．4铁电体的基本特征⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯31．1．5铁电体的分类⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．51．2相变存储器⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．⋯⋯⋯⋯⋯⋯61。2。1概要⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯

3、⋯⋯⋯61．2．2相变存储器的工作原理⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．71．2．3相变存材料的基本特征⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．81．2．4GST的基本特征⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．91．3铁电磁体材料⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．1l1．3。1概要⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．111．3．2单相铁电磁体的分类⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯12l，3．3单相多铁BFO材料⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．131．4存储材料应力效应⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯141．4．1应力的起源⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．14l。4，2应力的分类⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯

4、⋯⋯⋯．．151．4．3薄膜应力研究概况⋯⋯⋯⋯．．．⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．161．5本论文特色和创新之处⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．I71．6内容安排⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．18第二章样品的制备和实验方法⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．242．1薄膜制备方法简介⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．⋯⋯⋯⋯．．242．2MOD方法制备BNT和BFO薄膜⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯252．2．1MOD方法制备流程⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．252．2．2电极制备⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．262，3PLD方法制备GST薄膜⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．⋯．．272．3．1PLD的基本原理⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯

5、⋯⋯⋯⋯272．3．2PLD的优缺点⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．282．3．3GST薄膜制备流程⋯⋯⋯⋯⋯．⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯302．4实验原理与测量方法⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．312．4．1薄膜中应力的测量方法⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯312．4．2介电性能的测量⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯322．4．3铁电性能的测量⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯332．4．4其他分析测试方法，⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯342．5本章小结⋯⋯⋯．⋯⋯⋯⋯⋯⋯．⋯⋯．⋯⋯．34第三章应力对BNT薄膜介电性能的影响⋯⋯⋯⋯⋯363．1引言．．⋯⋯⋯⋯．⋯⋯⋯⋯．⋯⋯．⋯⋯⋯⋯．

6、363．2BNT薄膜的铁电和介电性能⋯⋯⋯⋯．．⋯⋯⋯⋯．．373．3应力对BNT薄膜介电性能的影响⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．403．3．1畴壁运动对介电响应的贡献．⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．403．3．2应力对BNT介电常数和介电损耗的影响⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯433．3．3测试电场对BNT介电应力效应的影响⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．473．3．4测试温度对BNT介电应力效应的影响⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．493．3．5直流偏压对BNT介电性能的影响⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯513．3．6理论计算应力致晶格畸变对BNT铁电和介电性能的影响．⋯⋯523．4BNT取向薄膜的制备⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．6

7、03．5本章小结⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．63第四章应力对GST薄膜晶化性能的影响⋯⋯⋯⋯⋯．674．1引言⋯⋯⋯⋯⋯．⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．674．2基本理论⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．684．3应力对GST薄膜晶化的影响⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯。．714r3．1GST薄膜的制备和基本性能⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯714．3．2等温退火下应力对GST晶化的影响⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．7343．3应力对GST晶化孕育时间和激活能的影响⋯⋯⋯⋯⋯⋯．754．3．4应力对GST晶化温度的影响⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．794．3．5GST晶化应力效应的解释⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯

8、⋯⋯．794．4本章小结⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯