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1、钦酸盐系铁电薄膜和它们的应用(一)钱振型蔡起善一四二六研究所钦酸盐系铁电材料多具有高介电常数和优、,一铁电薄膜的制作技术良的压电性能以往人们多着重研究和应用这,,但随着技术的发展对铁电材料的电l些效应铁电薄膜的研制鲜于比年代当时为了扮、、,:;热电等效应逐步和加深了认识10,a3光声光如索大容量电容器试制了EITO及其卜{何溶体薄膜,充分利用铁电材料多功能效应研制在新技术为了低损耗电容器也试制过3,。3,:,:发展中极感兴趣的各种新型功能(或多功能)PbTIOBiTiO薄膜早先用的是流似〔`」121,。器件引起了极大的重视但遗憾的是应法和真空蒸发法用固态材料的多功能效应往往
2、受到很多技术上所谓流铸法是将粒度很细的料粉用粘结荆,,,的限制诸如要高的电压驱动难以获得均匀调匀徐在耐高温基片上离心成膜再用高温锻,,的大面积块体也难于实现近代电子器件的高烧用这种方法曾得到2一拐微米的咆琶登,,,集成化等等要求而薄膜技术的发展为充分利膜但因它必须用耐高温基片(通常用铂)。。用铁电材料的多功能效应创造了有利条件诚所以用途有限,然要求生长出的铁电薄膜达到实用化仍有不真空蒸发法也存在一些技术上难以克服的,、,,少问题但近几年来在铁电压电荡膜材料研缺卢如薄膜组分不易控制等这是由于组成,主要在以下几个方;究方面巳做了大量工作钦酸盐系陶瓷的各组分之挥发性不同之故沉一a
3、,面:积的膜不均匀(基片界面上的卫C常(过剩),。(1)薄膜生长理论和生长技术的研究,又易掺入用锅杂质膜的性能大受影响2、、,()薄膜组成结构物化特征与电性随着工艺技术的发展制膜工艺也得到很能关系的研究;,,一大的改进数年来关于铁电陶瓷薄膜化的试。、、(3)薄膜测试与应用的研究等等验包括液相(以及熔化)外延电子束蒸发射,。田于上述研究取得了较大进展推动了铁频溅射及离子束溅射等制膜技术在这些技术、,:二3’!4’、电压电材料的功能应用例如20中有的方法还存在一些较大的缺点或技术上的生3〕,,ANI等压电薄膜的研制成功促使压电换难点如浓相外延生长必须要求在较高的温度,一,能器进
4、入超高频及微波领域也推动了声光下生长电子束蒸发法对如何正确的估算蒸发,技术的发展;用射频溅射法制成的rLZT透明物质成分存在问题而射频溅射因为采用同成L`;『”,由于其优异的光学特性,铁电薄膜可分靶体(这对多元系材料有优越性)有可能实,,望用于光波导有源元件溅射沉积钦酸秘现溅射膜的化学计量组成且能均匀大面积地,,,4,2,(iBTIO)铁电薄膜于半导体硅片上初步制膜膜厚较易控制成膜温度较低适合于,。一一FST制成金属铁电半导体晶体管(M)式的大量生产要求所以已成为比较常用的方法〕`’」。旧新型记忆元件等看来铁电薄膜的潜在沉积铁电薄膜对射频溅射设备并无太多的,、,,一1为溅射
5、应用相当广泛如铁电场效应器件(铁电半特殊要求二极三极的都可用图“’,。“lJ导体器件铁电存贮开关和显示器件“装置的电极结构示意图在一般情况下要求靶L2’,L工”{【`4」,,土600℃或热电探测器和热成象器件以及在下面基片应能加热(更高)有,,(立,’L“’,C伏在微波器件上的应用等为铁电功能时还要加直流偏压(约10最好可调),,效应的应用开拓了广阔的前景本文就钦酸盐真空系统内之电极结构和排列必须合理金属,,索铁电薄膜制作技术它们的物化特性和电性件尽可能用聚四氟乙烯包裹写线宜用接地之。,能以及其潜在应用等方面作一些介绍金属管屏蔽射频源之电路宜改装成双调节系一1一、、二铁电薄
6、膜的物理化学特征和电性能,与陶瓷工艺相比薄膜是在低温下形成,,的所以要完全重现铁电陶瓷性能并不容易:薄膜的主要物化特征是1.化组分偏离学,二元及元组分材料的薄膜首遇到多化先,的问题就是薄膜的组分偏离因为各种金属元,素的溅射率不完全相同(外层电子数不同)lt一l般的二极溅射装置的基片上局部电场影响电荷符号不同的分子态离电极结构示意图,子的沉积基片加热至高温又会使低熔点元素,挥发基片与膜之间的扩散或互作用(例如iS。,,基片)等也影响界面层之组分统即用一个匹配网络将电源输出阻抗调节,,在实验中发现从表面发射的大量电子到到同轴电缆之阻抗用一个反射器来控制调节,,二达基片表面是引起
7、组分偏离的一个重要原因度并用另一个匹配网络来使同轴电缆阻抗,:。有人认为电子到达基片使基片上积累电子与等离子体之阻抗匹配,在其附近形成电场而吸收离子铁电体组分中早先曾用金属或金属组合靶进行反应性溅,,各金属元素的电离电位不同因而使离子化程射现在则大都用陶瓷靶也可直接用氧化物粉。。3PbT度有差异铁电性钦酸钡溅射成膜时的组分偏料(股烧或未股烧的)作靶例如在制作OI〔1”,,Z离的测巳认与组分元素的子电以将PbOO实值确各离化势膜时可IT按化学计量的,,,,差有对应关系而且基片表面电荷的积累也有组成比千式混合后装在石英
