Pt/Si衬底上PHT铁电薄膜的制备与研究

发布时间：2023-04-27 00:14

　　铁电薄膜因具有优秀的铁电、介电、光电、非线性光学特性被普遍应用于各类微电子集成器件中。但是,传统的钙钛矿型铁电薄膜如Pb(Zr_xTi_1-x)O₃(PZT)在硅基上进行集成时存在尺寸效应、与硅基兼容性差、铁电抗疲劳特性差的问题。为了满足日益复杂的工作环境,人们对铁电薄膜的兼容性、稳定性、使用寿命提出了更高的要求。与传统的钙钛矿型铁电材料PZT相比,Pb(Hf_xTi_1-x)O₃(PHT)具有相似的铁电与介电性能,但更好的铁电抗疲劳特性,可用于制备性能更加优秀的铁电存储器(Fe RAM)。本论文以PHT铁电材料为实验对象,采用脉冲激光沉积技术(PLD)在Pt/Ti/SiO₂/Si上进行薄膜的沉积,对准同型相界(MPB)附近的Pb(Hf_0.48Ti_0.52)O₃薄膜进行重点研究。不仅如此,改变薄膜中Hf的含量,对Hf掺杂量对薄膜的结构与性能带来的影响进行分析探讨。本论文的主要研...

【文章页数】：69 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
abstract
第一章 绪论
    1.1 铁电材料与铁电薄膜
        1.1.1 铁电材料的分类
        1.1.2 铁电材料的主要特性
        1.1.3 铁电薄膜的发展背景及问题
    1.2 薄膜的形成与生长
    1.3 钙钛矿(ABO₃)型铁电薄膜
    1.4 Pb(Hf_xTi_1-x)O₃铁电材料简介
    1.5 影响薄膜结构与性能的因素
        1.5.1 材料组分
        1.5.2 工艺参数
    1.6 论文选题及研究方案
第二章 常用的薄膜制备技术及分析方法
    2.1 常用的薄膜制备技术
        2.1.1 溅射法
        2.1.2 金属有机化合物化学气相沉积法(MOCVD)
        2.1.3 溶胶-凝胶法(Sol-Gol)
        2.1.4 脉冲激光沉积(PLD)
    2.2 薄膜结构表征
        2.2.1 X射线衍射分析(XRD)
        2.2.2 扫描电子显微镜(SEM)
    2.3 薄膜电学性能表征
        2.3.1 电极的制备
        2.3.2 薄膜铁电性能(PE)测试
        2.3.3 薄膜绝缘性能(IV)测试
        2.3.4 薄膜介电性能(CV)测试
第三章 Pt/Si衬底上Pb(Hf_0.48Ti_0.52)O₃薄膜制备工艺研究
    3.1 靶材的制备
    3.2 脉冲激光沉积法制备Pb(Hf_0.48Ti_0.52)O₃薄膜
    3.3 氧分压对Pb(Hf_0.48Ti_0.52)O₃薄膜的影响
    3.4 温度对Pb(Hf_0.48Ti_0.52)O₃薄膜的影响
    3.5 自缓冲层对Pb(Hf_0.48Ti_0.52)O₃薄膜的影响
    3.6 本章小结
第四章 Hf掺杂量对Pb(Hf_xTi_1-x)O₃薄膜的影响
    4.1 不同Hf掺杂量下PHT薄膜的最佳生长参数探究
    4.2 低温自缓冲层上生长PHT薄膜
        4.2.1 不同Hf掺杂量对PHT薄膜结构的影响
        4.2.2 Hf掺杂量对薄膜电学性能的影响
    4.3 本章小结
第五章 结论
    5.1 总结
    5.2 展望
致谢
参考文献
攻读硕士学位期间取得的成果



本文编号：3802472