PZT薄膜的极化开关电流特性与非线性电流—电压特性研究

发布时间：2020-12-20 01:34

　　锆钛酸铅(PbZr_0.52Ti_0.48O₃,简称为PZT)以其优良的介电性能、铁电性能、压电性能以及与半导体工艺良好的兼容性获得了人们的广泛重视。PZT作为一种重要的铁电材料,普遍应用在非挥发性存储器、动态随机存储器、红外传感器、和微控制器等领域。本课题主要研究PZT薄膜的电流特性,主要包括极化开关电流特性与非线性Ⅰ-Ⅴ特性。研究PZT的极化电流开关特性对于PZT薄膜在铁电存储器领域的应用具有十分重要的意义,研究非线性Ⅰ-Ⅴ特性可以促进PZT薄膜在压敏电阻器领域的应用。本课题中使用溶胶-凝胶（sol-gel）法制备PZT薄膜。在性能测试方面,利用X射线衍射和场发射扫描电子显微镜来分析薄膜的物相成份和表面形貌,使用铁电材料参数测试仪测试薄膜的铁电特性,使用半导体参数分析仪测试薄膜的Ⅰ-Ⅴ特性。为研究不同择优取向PZT薄膜的极化开关电流特性,本课题采用改进的退火工艺以产生不同择优取向的PZT薄膜。实验结果表明,采用PbTiO₃（PT）种子层制备的PZT薄膜随机取向,而直接在铂基底上制备的PZT薄膜呈（1... 

【文章来源】：天津大学天津市 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校

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【学位级别】：硕士

【部分图文】：

钙钛矿型晶体结构

大的电畴并且伴随着畴壁运动，此过程不再时（图中 B 点），晶体内部只有单个电畴，极度，则极化强度只会有微小的增加，这是由。当电场强度减小时，极化强度也随之减小的极化强度并不为 0（图中 D 点），这也说示的极化强度值为剩余极化强度 Pr（reman化强度值为自发极化强度 Ps（saturation poly 轴的交点。场时，铁电体的极化强度逐渐降低至 0 然后加反向电场强度值称为矫顽场 Ec（coerciv如果不考虑铁电体的疲劳特性，并且没有外极化状态都是可以保持不变的。如图中所示化强度值来保存二进制中的“1”和“0”状备 FeRAM。

所以 PZT 的 I-V 特性很有研究意义。当前对于 PZT 薄膜的导电机理还存在争议，但是现阶段主要应用的有 电模型，即肖特基发射模型（ES）、普尔法兰克导电模型（PF）、空间电制电流效应。这 3 种导电模型的应用受到 PZT 薄膜的制备工艺、所采用的、薄膜厚度、掺杂等因素的影响。在本课题中，应用肖特基发射模型来分T 薄膜的非线性 I-V 特性，应用空间电荷限制电流模型来分析 PZT 薄膜的开关电流特性。3.1 肖特基发射模型（ES）肖特基发射模型示意图如图 1-3（a）所示，当铁电薄膜与金属电极接触界面处形成阻挡层，也就是形成了肖特基势垒。在没有外加电压的状态下很难越过肖特基势垒形成电流，所以电流受到限制。在外加强电场作用下基势垒被削弱，势垒高度降低，使得电子更轻松地越过势垒形成电流，最后电流的增加。

【参考文献】：
期刊论文
[1]锆钛酸铅薄膜的生长与表征[J]. 张翊,潘峰,包达群,王建艳,郭航.  光学精密工程. 2013(11)
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博士论文
[1]PZT铁电存储器的研究[D]. 蔡道林.电子科技大学 2008



本文编号：2926950