不同电极形式对掺镧钛酸铅铁电薄膜的介电性能的影响

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1、1554功能材料2006年第10期(37)卷*不同电极形式对掺镧钛酸铅铁电薄膜的介电性能的影响11211刘洪,蒲朝辉,朱小红,肖定全,朱建国(1.四川大学材料科学与工程学院,四川成都610064;2.中国科学院物理研究所,北京100080)摘要:采用射频磁控溅射技术在Si(100)基底和采用平行电极。Pt/Ti/SiO2/Si(100)基底上生长了掺镧钛酸铅本文用射频磁控溅射技术在Si(100)基底上沉积[(Pb0.9,La0.1)TiO3,PLT10]铁电薄膜。用X射线衍了掺镧钛酸铅(PLT)铁电薄膜,并在PLT薄膜上使用射技术(XRD)研究了PLT10薄膜结晶性能。使用光光刻

2、工艺制备了叉指电极。利用叉指电极测试了刻工艺在Si(100)基底的PLT10薄膜上制备了叉指PLT薄膜的介电性能。为了比较研究不同电极对电极,测试了PLT10薄膜的介电性能。在室温下,测PLT薄膜的介电性能的影响,用相同工艺条件在Pt/试频率为1kHz时,PLT10薄膜的介电常数为386。Ti/SiO2/Si(100)基底上生长了PLT10薄膜,并在其而采用相同工艺条件制备的具有平行电极结构的上面制备了圆点状的上电极,并测试了具有平行电极PLT10薄膜,其介电常数为365。但利用叉指电极测PLT10薄膜介电性能。试的PLT10薄膜的介电常数和介电损耗随频率的下降比利用平行电极测试

3、的PLT10薄膜的快些。这是2实验因为叉指电极结构引入了更多的界面态影响的缘故。在中国科学院沈阳科学仪器研制中心出品的关键词:掺镧钛酸铅;铁电薄膜;溅射;电极JGP560C10高真空多靶磁控溅射仪上使用陶瓷靶在中图分类号:O484.5文献标识码:ASi(100)基底和Pt/Ti/SiO2/Si(100)基底上制备了高文章编号:1001-9731(2006)10-1554-03质量的PLT10铁电薄膜,两种基底上的薄膜采用完全1引言相同的制备条件,如表1所示。近十几年来,铁电薄膜作为一种重要的功能材料,表1PLT10薄膜制备的条件其原理、制备、微结构、测试和表征等得到了迅速的发Ta

4、ble1DepositionconditionsforPLT10films[1]展,其应用日益广泛,可用来制备微电子机械系统器项目参数件(MEMS)、非挥发性铁电随机存取存储器(NV-靶材PLT10陶瓷靶,直径50mmFRAM)、热释电红外探测器(pyroelectricinfraredde-靶-基间距40mmtector)、非制冷型焦平面阵列(UFPA)等。衬底Pt/Ti/SiO2/Si(100)[2]目前,铁电薄膜的制备方法主要有:溅射法、激射频功率2.5W/cm2[3][4]-5光闪蒸法、化学气相沉积法、溶胶-凝胶法(so-lgel)本底气压5.0@10Pa[5][6]溅

5、射气氛Ar/O等。溅射法生长铁电薄膜因具有以下优点:(1)铁2=9B1电薄膜的沉积条件与硅集成工艺的兼容;(2)能制备溅射气压1.9Pa衬底温度300e具有应用价值和优良性能的铁电薄膜;(3)薄膜的均溅射速率0.09nm/s匀性及重复性好;(4)沉积速率高而满足制备器件用溅射时间3h的铁电薄膜,从而获得了广泛的应用。薄膜厚度约1Lm具有钙钛矿结构的掺镧钛酸铅(PLT)铁电薄膜具退火温度550~625e有较大的热释电系数,较小的介电常数及体积比热容,退火时间1h[7]而且其电压响应率优值和探测率优值均较高,是一沉积在Pt/Ti/SiO2/Si(100)基底上的PLT薄膜种制备薄膜型

6、红外探测器的优选材料。2上用离子溅射方式再溅射了面积为0.78mm的圆形为达到不同的应用需要,常适用平行电极或叉指Au上电极。对沉积在Si(100)基底上的PLT薄膜上电极等形式。对于铁电薄膜,通过在两电极间加偏压,采用光刻工艺制备了Au叉指电极,叉指电极光刻工具有叉指电极的介电常数要比具有平行电极的可调程度大得多[8,9]。叉指电极常被用于微波滤波器,声表面艺的流程如图1所示。图2是叉指电极的平面示意[10,11][12]图,两边出头用银导电胶连上Au线以保证欧姆接触。波器件和光电开关等,热释电红外探测器,微[13][14]电子机械系统中的致动器和铁电存储器等则常叉指电极有6对

7、叉指,指宽W=25Lm,指间距G=*基金项目:国家自然科学重点基金资助项目(50132010);国家自然科学基金资助项目(60471044)收到初稿日期:2006-02-20收到修改稿日期:2006-07-28通讯作者:朱建国作者简介:刘洪(1975-),男,四川彭州人,在读博士,师承朱建国教授,从事铁电薄膜制备与应用研究。刘洪等:不同电极形式对掺镧钛酸铅铁电薄膜的介电性能的影响155515Lm,指长L=1500Lm。图4为300e溅射的PLT10薄膜和分别在550、575、60