镨/铈掺杂氧化铪铁电薄膜的溶液法制备及性能研究

发布时间：2022-10-20 08:45

　　铁电场效应晶体管（FeFET）凭借着非易失、非破坏性读取、高密度集成等优点而成为最有潜力的非易失性随机存储器之一。氧化铪（HfO₂）基铁电薄膜材料是一种新型的铁电薄膜材料,它可以与先进的CMOS工艺兼容,而且在膜厚减小至3 nm以下时它依然具有良好的铁电性,这些优点使得HfO₂基铁电薄膜非常适和应用在FeFET中。掺杂可以明显提高HfO₂基铁电薄膜的铁电性。而化学溶液法（CSD）是一种易于实现掺杂的制备方法,并具有操作简单、经济有效的优点。本文以掺杂的HfO₂铁电薄膜为研究对象,选择镨（Pr）、铈（Ce）两种元素作为掺杂元素,使用了CSD法来制备薄膜。主要工作包括:（1）在（111）Pt/Ti/SiO₂/（100）Si衬底上制备出了不同Pr掺杂量的氧化铪（Pr:HfO₂）薄膜。通过微结构的表征确认了薄膜中铁电正交相的存在,表明Pr的掺入可以在HfO₂薄膜中诱导铁电正交相的形成。对样品进行P-E（极化-电场）回线测试,结果表明薄膜在Pr... 

【文章页数】：62 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
abstract
第1章 绪论
    1.1 铁电薄膜与铁电存储器
        1.1.1 铁电薄膜材料
        1.1.2 铁电存储器
        1.1.3 铁电存储器用铁电薄膜面临的问题
    1.2 HfO_2 基铁电薄膜材料
        1.2.1 HfO_2 基薄膜的铁电性
        1.2.2 HfO_2 基铁电薄膜的优势及应用
        1.2.3 HfO_2 基薄膜铁电性的结构起源
        1.2.4 HfO_2 基薄膜铁电性的影响因素
    1.3 HfO_2 基铁电薄膜的制备方法
        1.3.1 原子层沉积
        1.3.2 脉冲激光沉积
        1.3.3 溅射法
        1.3.4 化学溶液沉积法
    1.4 本论文的选题依据和研究内容
        1.4.1 本论文的选题依据
        1.4.2 本论文的研究内容
第2章 HfO_2 基铁电薄膜的制备与测试分析方法
    2.1 HfO_2 基铁电薄膜的制备
        2.1.1 薄膜制备所需的原料与设备
        2.1.2 薄膜的主要制备过程
    2.2 薄膜的表征与测试方法
        2.2.1 扫描电子显微镜
        2.2.2 原子力显微镜
        2.2.3 X射线光电子能谱仪
        2.2.4 掠入射X射线衍射
        2.2.5 透射电子显微镜
        2.2.6 铁电分析仪
        2.2.7 半导体器件参数分析仪
第3章 Pr掺杂Hf O_2 薄膜的性能表征
    3.1 Pr掺杂Hf O_2 薄膜的微结构表征
        3.1.1 表面形貌表征
        3.1.2 成分表征
        3.1.3 截面表征
        3.1.4 物相表征
    3.2 Pr掺杂Hf O_2 薄膜的电学性能表征
        3.2.1 铁电性能表征
        3.2.2 介电性能表征
        3.2.3 抗疲劳特性表征
        3.2.4 漏电流特性表征
    3.3 本章小结
第4章 Ce掺杂Hf O_2 薄膜的性能表征
    4.1 Ce掺杂Hf O_2 薄膜的微结构表征
        4.1.1 物相表征
        4.1.2 表面形貌表征
    4.2 Ce掺杂Hf O_2 薄膜的电学性能表征
        4.2.1 铁电性能及漏电流特性表征
        4.2.2 压电性能表征
    4.3 本章小结
第5章 总结与展望
    5.1 总结
    5.2 展望
参考文献
致谢
在学期间发表的学术论文与研究成果



本文编号：3694150