BiFeO 3 /BaTiO 3 双层铁电薄膜及其在硅上的集成
发布时间：2020-12-14 02:48
作为一种相当重要的电子功能材料,铁电材料一般都具有铁电性、压电性以及介电性等特征。铁酸铋及钛酸钡都是铁电薄膜材料中的研究重点,BaTiO3是一种电介质材料,其介电常数较高、介电损耗较小且具有良好的铁电性,但其自发极化较小,是储能电容器的理想材料之一;BiFeO3材料的自发极化较大,是室温下少有的单相多铁性材料之一,但其介电常数及电阻率均较低。我们将BiFeO3及 BaTiO3两种材料通过双层的形式进行整合,利用双层薄膜间的极化耦合及BaTiO3层与底电极形成的空间电荷层,使材料间的特性"优势互补",得到高耐压、细长型的电滞回线,增加薄膜的理论储能密度及介电等性能。目前,在性能良好的BiFeO3及BaTiO3薄膜制备工艺中,一般需要的温度较高（大于500℃）或者涉及退火等工艺,这与CMOS集成工艺不兼容。因此,在硅基片上实现双层薄膜的原位中低温制备（500℃以下）具有重要的应用价值。本文采用磁控溅射技术,结合材料的性能及课题组前期工作,...
【文章来源】：山东大学山东省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：91 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
1.1 铁电薄膜简介
1.1.1 铁电薄膜的研究现状
1.1.2 双层及多层薄膜的研究背景及意义
3结构及电学性能"> 1.2 BaTiO3结构及电学性能
3晶体结构"> 1.2.1 BaTiO3晶体结构
3电学及储能特性"> 1.2.2 BaTiO3电学及储能特性
3结构及电学性能"> 1.3 BiFeO3结构及电学性能
3晶体结构"> 1.3.1 BiFeO3晶体结构
3电学性能"> 1.3.2 BiFeO3电学性能
1.4 铁电薄膜的制备技术
1.4.1 磁控溅射法
1.4.2 脉冲激光沉积法
1.4.3 分子束外延法
1.4.4 溶胶凝胶法
1.4.5 金属有机化学气相沉积法
1.5 钛酸钡及铁酸铋系薄膜中低温制备现状
1.6 储能密度的影响因素
1.6.1 提高薄膜击穿场强
1.6.2 增大饱和极化强度与剩余极化强度差值
1.7 本课题主要研究内容
1.7.1 本课题研究目标
1.7.2 本课题的研究内容
3/BaTiO3双层薄膜的制备与表征">第二章 BiFeO3/BaTiO3双层薄膜的制备与表征
3/BaTiO3双层薄膜的制备"> 2.1 BiFeO3/BaTiO3双层薄膜的制备
2.1.1 实验原材料及仪器
3/BaTiO3双层薄膜的制备"> 2.1.2 BiFeO3/BaTiO3双层薄膜的制备
3/BaTiO3双层薄膜的性能表征"> 2.2 BiFeO3/BaTiO3双层薄膜的性能表征
2.2.1 薄膜的形貌、结构表征
2.2.2 薄膜的电学性能表征
2.3 本章小结
3/BaTiO3/SrRuO3/SrTiO3异质结构的研究">第三章 BiFeO3/BaTiO3/SrRuO3/SrTiO3异质结构的研究
3/BaTiO3双层薄膜结构及制备工艺设计"> 3.1 BiFeO3/BaTiO3双层薄膜结构及制备工艺设计
3/BaTiO3双层薄膜性能研究"> 3.2 不同厚度比例BiFeO3/BaTiO3双层薄膜性能研究
3.2.1 微观结构
3/BaTiO3双层薄膜的电学性能"> 3.2.2 BiFeO3/BaTiO3双层薄膜的电学性能
3/BaTiO3双层薄膜储能特性的研究"> 3.2.3 BiFeO3/BaTiO3双层薄膜储能特性的研究
3/BaTiO3双层薄膜的影响"> 3.3 总厚度对BiFeO3/BaTiO3双层薄膜的影响
3.3.1 微观结构
3.3.2 电学性能
3.3.3 特殊比例下的电滞回线
3/BaTiO3双层薄膜的影响"> 3.4 衬底取向对BiFeO3/BaTiO3双层薄膜的影响
3.4.1 微观结构
3.4.2 铁电性能
3.4.3 介电性能
3.5 本章小结
3/BaTiO3双层薄膜的中低温制备">第四章 Si衬底上BiFeO3/BaTiO3双层薄膜的中低温制备
3/BaTiO3双层薄膜的结构设计"> 4.1 Si衬底上BiFeO3/BaTiO3双层薄膜的结构设计
4.2 500℃制备的双层薄膜的性能研究
4.2.1 微观结构及晶体取向
4.2.2 电滞回线及能量存储特性
4.2.3 介电及漏电性能
4.3 双层薄膜制备温度的研究
4.3.1 基片位置对薄膜性能的影响
4.3.2 不同温度下的双层薄膜的微观结构
4.3.3 不同温度下的双层薄膜的铁电及储能特性
4.3.4 不同温度下的双层薄膜的介电性能
4.4 不同取向的Si基底对薄膜性能的影响
4.4.1 微观结构
4.4.2 电学性能
4.5 本章小结
第五章 结论与展望
5.1 结论
5.2 展望
5.3 创新点
参考文献
致谢
攻读硕士期间发表的学术论文
附表
本文编号：2915659
【文章来源】：山东大学山东省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：91 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
1.1 铁电薄膜简介
1.1.1 铁电薄膜的研究现状
1.1.2 双层及多层薄膜的研究背景及意义
3结构及电学性能"> 1.2 BaTiO3结构及电学性能
3晶体结构"> 1.2.1 BaTiO3晶体结构
3电学及储能特性"> 1.2.2 BaTiO3电学及储能特性
3结构及电学性能"> 1.3 BiFeO3结构及电学性能
3晶体结构"> 1.3.1 BiFeO3晶体结构
3电学性能"> 1.3.2 BiFeO3电学性能
1.4 铁电薄膜的制备技术
1.4.1 磁控溅射法
1.4.2 脉冲激光沉积法
1.4.3 分子束外延法
1.4.4 溶胶凝胶法
1.4.5 金属有机化学气相沉积法
1.5 钛酸钡及铁酸铋系薄膜中低温制备现状
1.6 储能密度的影响因素
1.6.1 提高薄膜击穿场强
1.6.2 增大饱和极化强度与剩余极化强度差值
1.7 本课题主要研究内容
1.7.1 本课题研究目标
1.7.2 本课题的研究内容
3/BaTiO3双层薄膜的制备与表征">第二章 BiFeO3/BaTiO3双层薄膜的制备与表征
3/BaTiO3双层薄膜的制备"> 2.1 BiFeO3/BaTiO3双层薄膜的制备
2.1.1 实验原材料及仪器
3/BaTiO3双层薄膜的制备"> 2.1.2 BiFeO3/BaTiO3双层薄膜的制备
3/BaTiO3双层薄膜的性能表征"> 2.2 BiFeO3/BaTiO3双层薄膜的性能表征
2.2.1 薄膜的形貌、结构表征
2.2.2 薄膜的电学性能表征
2.3 本章小结
3/BaTiO3/SrRuO3/SrTiO3异质结构的研究">第三章 BiFeO3/BaTiO3/SrRuO3/SrTiO3异质结构的研究
3/BaTiO3双层薄膜结构及制备工艺设计"> 3.1 BiFeO3/BaTiO3双层薄膜结构及制备工艺设计
3/BaTiO3双层薄膜性能研究"> 3.2 不同厚度比例BiFeO3/BaTiO3双层薄膜性能研究
3.2.1 微观结构
3/BaTiO3双层薄膜的电学性能"> 3.2.2 BiFeO3/BaTiO3双层薄膜的电学性能
3/BaTiO3双层薄膜储能特性的研究"> 3.2.3 BiFeO3/BaTiO3双层薄膜储能特性的研究
3/BaTiO3双层薄膜的影响"> 3.3 总厚度对BiFeO3/BaTiO3双层薄膜的影响
3.3.1 微观结构
3.3.2 电学性能
3.3.3 特殊比例下的电滞回线
3/BaTiO3双层薄膜的影响"> 3.4 衬底取向对BiFeO3/BaTiO3双层薄膜的影响
3.4.1 微观结构
3.4.2 铁电性能
3.4.3 介电性能
3.5 本章小结
3/BaTiO3双层薄膜的中低温制备">第四章 Si衬底上BiFeO3/BaTiO3双层薄膜的中低温制备
3/BaTiO3双层薄膜的结构设计"> 4.1 Si衬底上BiFeO3/BaTiO3双层薄膜的结构设计
4.2 500℃制备的双层薄膜的性能研究
4.2.1 微观结构及晶体取向
4.2.2 电滞回线及能量存储特性
4.2.3 介电及漏电性能
4.3 双层薄膜制备温度的研究
4.3.1 基片位置对薄膜性能的影响
4.3.2 不同温度下的双层薄膜的微观结构
4.3.3 不同温度下的双层薄膜的铁电及储能特性
4.3.4 不同温度下的双层薄膜的介电性能
4.4 不同取向的Si基底对薄膜性能的影响
4.4.1 微观结构
4.4.2 电学性能
4.5 本章小结
第五章 结论与展望
5.1 结论
5.2 展望
5.3 创新点
参考文献
致谢
攻读硕士期间发表的学术论文
附表
本文编号：2915659
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