Ge基底上Hf 0.5 Zr 0.5 O 2 薄膜的铁电性能调控

发布时间：2021-03-07 02:13

　　氧化铪基铁电材料具有与CMOS工艺兼容、微型化能力强、禁带宽度大等特点,在促进铁电存储器的发展方面具有重要的作用,而锗具有相对较高的载流子迁移率,可作为铁电场效应晶体管的沟道材料,锗和氧化铪基铁电薄膜的集成有望提高铁电存储器的性能。但是锗界面对氧化铪基铁电薄膜的影响还鲜有报道。因此,本文采用脉冲激光沉积法,在锗基底上制备出Hf_0.5Zr_0.5O₂（HZO）薄膜并对其相关电学性能进行研究,具体研究内容如下:1.通过改变基底温度、氧压、退火温度等参数,系统性的研究了上述工艺参数对Pt/HZO/Ge电容结构中HZO薄膜性能的影响。随着基底温度、氧压、退火温度的增加,HZO薄膜的极化性能呈现先上升继而下降的趋势;在300^oC基底温度、30 mTorr氧压下经500^oC退火处理的薄膜具有相对优异的铁电性能,剩余极化强度2P_r达16.3μC/cm²;其抗疲劳测试结果表明在10⁵次翻转后剩余极化强度下降幅度为47%;测试结果表... 

【文章来源】：湘潭大学湖南省

【文章页数】：67 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

铁电材料的电滞回线图

大的过程中，发生粒子间的聚合和碰撞，在粒子不断的溅射到基底上的过程中，成核中心不断形成新的“岛”，在持续的溅射过程中，相邻的“岛”不断吸收新的粒子填充于“岛”之间，从而成膜。脉冲激光沉积系统如图2.1所示：图 2.1 脉冲激光沉积系统示意图在使用脉冲激光沉积系统进行薄膜制备时，制备工艺参数对薄膜性能有不同程度的影响。主要的影响因素有：溅射过程中的腔体气氛条件、脉冲激光能量密度、

对 Pt/HZO/Ge 电容结构中 HZO 薄膜的性能影温度下 HZO 薄膜的极化性能长过程中，基底温度具有重要的作用，本节采用铁构的HZO薄膜进行P-V铁电性能表征，制备基底温度氧压为30 mTorr，所选取的退火温度为500oC；P-V曲为1 kHz。不同基底温度下HZO薄膜的P-V电滞回线如C基底温度下的薄膜具有较为优异的电滞回线，具有良r可达16.3 μC/cm2，其极化性能略为小于采用ALD工艺基铁电薄膜[78]；25oC和500oC基底温度下制备的薄膜明显的顺电特性。这可能是由于基底温度较低时，粒局部聚集生长明显，成膜质量相对较差；当基底温度一部分能量衰减较小的粒子再次蒸发以及较高的基底成稳态的单斜相薄膜，处于亚稳的铁电正交相含量相

【参考文献】：
期刊论文
[1]扫描透射电子显微镜及电子能量损失谱的原理及应用[J]. 李超,杨光.  物理. 2014(09)
[2]半导体禁带宽度、迁移率和热导率的计算[J]. 杨频,高孝恢.  山西大学学报(自然科学版). 1981(04)



本文编号：3068219