基于第一性原理的钛酸铋铁电性能及HfO 2 /Si异质结性能的研究
发布时间：2021-04-19 17:28
铁电/半导体材料复合结构是介电/半导体人工复合结构中的一种,由于这种复合结构会使得界面处的能带、结构等发现变化,从而产生新的物理特性。但是铁电/半导体易在界面处相互扩散形成电荷捕获,为了减小这种现象对器件性能的影响,目前常在铁电薄膜与半导体之间增加一层的绝缘层,也称为缓冲层,形成铁电薄膜/缓冲层/半导体结构。因此,铁电材料和缓冲层成为当今学术界炙手可热的研究对象。本文通过实验与理论相结合的手段,重点研究了退火温度对铁电材料（Bi,Nd）4Ti3O12质量的影响,并基于密度泛函理论,运用第一性原理计算方法,研究了缓冲层HfO2和半导体Si构成的异质结HfO2/Si的基本性质。本文制备了（Bi,Nd）4Ti3O12铁电薄膜,通过XRD、SEM的化学表征和铁电测试仪的电学性能表征,重点研究了退火温度对薄膜质量的影响。并运用第一性原理计算方法对Bi4Ti3O12铁电材料建模分析,获得其能带结构、态密度、分态密度、差分电荷密度分布等重要参数,得出各原子间的成键方式及电荷转移方式。指出了不论是A位掺杂取代还是B位掺杂取代,都将改善类钙钛矿层Ti-3d电子和O-2p电子的杂化作...
【文章来源】：哈尔滨工业大学黑龙江省 211工程院校 985工程院校
【文章页数】：68 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 课题背景及意义
1.2 铁电材料及缓冲层国内外研究现状
1.2.1 钛酸铋材料国内外研究现状
1.2.2 缓冲层国内外研究
1.3 本课题的主要研究内容
第2章 计算方法与理论基础
2.1 引言
2.2 密度泛函理论简介
2.2.1 Hohenberg-Kohn定理
2.2.2 Kohn-Sham方程
2.2.3 交换相关能近似
2.2.4 自洽计算过程
2.3 第一性原理方法概述
2.4 Materials Studio软件介绍
2.5 本章小结
第3章 钛酸铋薄膜的制备及理论研究
3.1 引言
3.2 BNT薄膜的制备及化学性能表征
3.2.1 BNT薄膜的制备
3.2.2 BNT薄膜的化学表征
3.3 BNT薄膜的电学性能研究
3.3.1 BNT薄膜的铁电性能研究
3.3.2 BNT薄膜的漏电流性能研究
3.3.3 BNT薄膜的疲劳性能研究
3.4 钛酸铋的第一性原理研究
3.4.1 钛酸铋体结构
3.4.2 钛酸铋体结构电子特性
3.5 掺杂BIT薄膜的电子特性研究
3.6 本章小结
2/Si异质结构电子特性研究">第4章 HfO2/Si异质结构电子特性研究
4.1 引言
2结构及电子特性研究"> 4.2 HfO2结构及电子特性研究
2体结构"> 4.2.1 HfO2体结构
2体结构的电子特性研究"> 4.2.2 HfO2体结构的电子特性研究
2表面结构及电子特性研究"> 4.3 HfO2表面结构及电子特性研究
2表面结构"> 4.3.1 HfO2表面结构
2表面结构的电子特性研究"> 4.3.2 HfO2表面结构的电子特性研究
4.4 硅体结构及电子特性研究
4.5 硅表面结构及电子特性研究
4.6 二氧化铪/硅异质结构
2/Si界面的原子结构"> 4.6.1 HfO2/Si界面的原子结构
2/Si异质结构的电子特性"> 4.7 HfO2/Si异质结构的电子特性
4.8 本章小结
结论
参考文献
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]2016年我国电子信息行业总体运行情况及发展趋势[J]. 王龙兴. 集成电路应用. 2017(10)
[2]我国电子信息产业对外贸易现状与特征研究[J]. 朱磊. 对外经贸. 2015(07)
[3]铁电半导体耦合光伏器件的历史与最新进展[J]. 杨彪,刘向鑫,李辉. 物理学报. 2015(03)
[4]集成电子薄膜材料研究进展[J]. 李言荣,张万里,刘兴钊,朱俊,闫裔超. 中国材料进展. 2013(02)
[5]新型的AlGaN/PZT材料紫外/红外双波段探测器[J]. 张燕,王妮丽,孙璟兰,韩莉,刘向阳,李向阳,孟祥建. 红外与激光工程. 2009(02)
[6]BST/AlGaN/GaN铁电/半导体异质结构二维电子气研究[J]. 孔月婵,薛舫时,周建军,李亮,陈辰. 半导体技术. 2008(S1)
[7]铁电存储器的研究进展[J]. 付承菊,郭冬云. 微纳电子技术. 2006(09)
本文编号：3147988
【文章来源】：哈尔滨工业大学黑龙江省 211工程院校 985工程院校
【文章页数】：68 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 课题背景及意义
1.2 铁电材料及缓冲层国内外研究现状
1.2.1 钛酸铋材料国内外研究现状
1.2.2 缓冲层国内外研究
1.3 本课题的主要研究内容
第2章 计算方法与理论基础
2.1 引言
2.2 密度泛函理论简介
2.2.1 Hohenberg-Kohn定理
2.2.2 Kohn-Sham方程
2.2.3 交换相关能近似
2.2.4 自洽计算过程
2.3 第一性原理方法概述
2.4 Materials Studio软件介绍
2.5 本章小结
第3章 钛酸铋薄膜的制备及理论研究
3.1 引言
3.2 BNT薄膜的制备及化学性能表征
3.2.1 BNT薄膜的制备
3.2.2 BNT薄膜的化学表征
3.3 BNT薄膜的电学性能研究
3.3.1 BNT薄膜的铁电性能研究
3.3.2 BNT薄膜的漏电流性能研究
3.3.3 BNT薄膜的疲劳性能研究
3.4 钛酸铋的第一性原理研究
3.4.1 钛酸铋体结构
3.4.2 钛酸铋体结构电子特性
3.5 掺杂BIT薄膜的电子特性研究
3.6 本章小结
2/Si异质结构电子特性研究">第4章 HfO2/Si异质结构电子特性研究
4.1 引言
2结构及电子特性研究"> 4.2 HfO2结构及电子特性研究
2体结构"> 4.2.1 HfO2体结构
2体结构的电子特性研究"> 4.2.2 HfO2体结构的电子特性研究
2表面结构及电子特性研究"> 4.3 HfO2表面结构及电子特性研究
2表面结构"> 4.3.1 HfO2表面结构
2表面结构的电子特性研究"> 4.3.2 HfO2表面结构的电子特性研究
4.4 硅体结构及电子特性研究
4.5 硅表面结构及电子特性研究
4.6 二氧化铪/硅异质结构
2/Si界面的原子结构"> 4.6.1 HfO2/Si界面的原子结构
2/Si异质结构的电子特性"> 4.7 HfO2/Si异质结构的电子特性
4.8 本章小结
结论
参考文献
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]2016年我国电子信息行业总体运行情况及发展趋势[J]. 王龙兴. 集成电路应用. 2017(10)
[2]我国电子信息产业对外贸易现状与特征研究[J]. 朱磊. 对外经贸. 2015(07)
[3]铁电半导体耦合光伏器件的历史与最新进展[J]. 杨彪,刘向鑫,李辉. 物理学报. 2015(03)
[4]集成电子薄膜材料研究进展[J]. 李言荣,张万里,刘兴钊,朱俊,闫裔超. 中国材料进展. 2013(02)
[5]新型的AlGaN/PZT材料紫外/红外双波段探测器[J]. 张燕,王妮丽,孙璟兰,韩莉,刘向阳,李向阳,孟祥建. 红外与激光工程. 2009(02)
[6]BST/AlGaN/GaN铁电/半导体异质结构二维电子气研究[J]. 孔月婵,薛舫时,周建军,李亮,陈辰. 半导体技术. 2008(S1)
[7]铁电存储器的研究进展[J]. 付承菊,郭冬云. 微纳电子技术. 2006(09)
本文编号：3147988
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