界面调控铁电薄膜电容器肖特基势垒及其瞬态电流特性研究

发布时间：2020-05-13 05:53

【摘要】：人工智能、物联网、大数据以及5G通讯的高速发展,非易失性存储器的市场需求日益强烈;在体积日益小型化、应用环境日益多样化、能耗绿色环保的要求下,发展新一代非易失性存储器的需求变得越来越强烈。阻变式存储器作为下一代非易失性存储器的可能选择之一,是以铁电薄膜电容作为存储单元的器件。锆钛酸铅(PZT)铁电电容具有较大的剩余极化强度、极快的读写速度、成本价格低廉等优点。在本论文中,采用溶胶-凝胶法(sol-gel)制备厚度可达6μm、不同铁电薄膜生长诱导层、以及通过界面调控不同肖特基势垒接触的Pb(Zr_(0.53)Ti_(0.47))O_3铁电薄膜。采用磁控溅射法以及化学溶液沉积法生长PZT薄膜的诱导层,其中,分别研究了厚度、退火时间、以及退火温度对镍酸镧薄膜晶向、表面纹理、以及方块电阻的影响。利用XRD观察诱导层诱导PZT薄膜晶向生长结构。从电滞回线以及电容电压曲线可知,剩余极化强度可达27μC/cm~2。利用SEM以及PFM在微米纳米区域观察,均可看到光滑平整致密的表面,没有裂纹。在SEM下可观察到LNO薄膜诱导生长的PZT薄膜具有更大的晶粒尺寸。PFM可观察到LNO上生长的薄膜具有更大的表面粗糙度,表明其结晶性能更好。PZT电容的瞬态电流机理、疲劳特性机理尚需进一步研究。电滞回线分析表明,其铁电性随厚度变化先增加后减小。不同结构的瞬态电流表现出典型的铁电峰结构,随着外加电场,其正向峰值电压逐渐减少,负向峰值电压逐渐增加。晶向以及不同的势垒接触对铁电薄膜的非翻转电流没有影响,对翻转电流影响极大。势垒接触界面调控电容的电流特性。而PFM研究表明,镍酸镧薄膜上生长的PZT薄膜压电响应更大。
【图文】：

成膜过程

中北大学学位论文子体经反应、碰撞后到达衬底，在衬底上吸附、迁移、成核并形式：二维层状生长模式、三维岛状生长模式、以及混合生长性好，薄膜生长为二维层状生长，被沉积物在衬底上形成二维为单原子层，每层生长完成后进行另一层生长。当吸附性很差维岛状生长，粒子在衬底上形成岛状晶核，表面粗糙度差[11]。两种，生长模式为上述两种生长模式的混合。

射线衍射

实验仪器及分析测试方法相结构 XRD 分析晶体或者准晶体能够对 X 射线产生各具特色的衍射。XRD 衍射仪是以验装置为原型，基于 X 射线衍射现象开发出的仪器，，如图 2.7 所示，包源，测角器，样品台，检测器以及计算机控制处理系统。测角仪包括光源系统，以及检测器臂。闪烁计数器作为探测器，用于将光转换为对应衍射线强度。X 射线衍射技术由劳厄衍射实验及理论阐释 X 射线与晶结构特征的关系[15-16]。劳厄方程为：000(cos cos ) h(cos cos )(cos cos )ab kc l α，β，γ 为衍射线方位角，α0，β0，γ0为入射线方位角。
【学位授予单位】：中北大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TM53;TB383.2

【相似文献】