文档介绍：山东大学
博士学位论文
铋系薄膜的制备及其介电、铁电性能的研究
姓名:荆象阳
申请学位级别:博士
专业:材料学
指导教师:黄柏标
20090427
摘要本要求外,还应具备以下几方面条件:①良好的热稳定性辔榷ㄐ和可靠性;②较高的势垒高度和能隙;③良好的界面质量和较低的界面态密度;④较低的薄研究内容之一就是尝试利用化学溶液分解法将镧系元素中的铈掺入到薄膜中,期望在改善薄膜的相稳定性的基础上,获得比纯薄膜更括铁电随机存储器⑻绯⌒в骞和动态随机存储器。与块状铁电体相比,铁电薄膜具有体积小、重量轻、易于集成、工铁电薄膜的制备应满足以下几点:①能与金属或导电氧化物电极集成到一起;②与集成器件工艺相兼容;③制备与器件应用相符的薄膜,薄膜高取向或多晶,或者异质结构具有某种特性;④能够制备出某种模式结构,如超晶格或层状异质结构;⑤沉积过程可以重复;⑥沉积速率高且成本低。在本论文中,我们利用化学在过去半个世纪的时间里,以硅集成电路为核心的微电子技术取得了突飞猛进的发展。半导体芯片的集成度不断提高,伴随而来的是其基本构成单元器件特征尺寸的不断缩小。当骷游⒚壮叨冉氲侥擅壮叨仁保啥坦道效应和量子效应所引发的一系列问题变得不容忽视,严重影响了微电子技术的进一步发展。因此,人们迫切希望找到一种高介电常数材料取代原有的。〔牧希吮匦刖哂薪细叩慕榈绯J庖换膜栅极漏电流密度;⑤相对于的大的导带偏移。但是到目前为止,任何一种有望替代的薄膜栅介质材料都不能完全满足上述条件。作为候选材料之一的材料虽然具有较高的介电常数和很好的绝缘性能,但却由于相稳定性较差而大大降低了其在骷杏τ玫目赡苄浴>樵拇罅课南祝颐侨衔采用掺入稀土金属离子的办法可以改善材料的相稳定性。因此,我们的好的性能。铁电薄膜的制备始于上世纪五十年代,它是集铁电、压电、电光、非线性光学等诸效应于一体的多功能材料,主要用于铁电存储器中。主要的铁电存储器包作电压低等优点;此外,它还可与硅半导体电路集成,制备工艺与工艺相兼容。溶液分解法将以往人们研究较少的..绮牧现票赋杀∧ぃ氐阊芯其铁电存储特性,为它在骷械挠τ锰峁┍匾5氖葜С帧山东大学博士学位论文
涂法制备薄膜。与其它制膜方法相比,ň哂性涎≡穹段Ч悖迷峡难芯勘砻鰿杂谏章淌郆∧ぞ哂邢辔榷ㄗ饔茫芄灰薄膜高了约得鰿倍杂贐∧は辔榷ㄐ运鸬淖饔帽萀备也随之变大,使得体系中的。变得更加不稳定,最终导致整个体系中出现大量的氧空位,.,可以较,我们最终确定淖罴讶≈⒕∧ぱ繁砻娴墓鄄旌头治霰砻鳎∧け砻嫫秸蘖盐疲从以上要求出发,本论文选用化学溶液分解ㄖ票盖扒迦芤海部分或全部用金属无机盐代替、价格较低,工艺简单、设备成本低,所制备的薄膜材料的化学计量比易于控制,均匀性好等诸多优点。在对掺铈薄膜的研究中,采用化学溶液分解在凸璩牡咨现票噶瞬煌娌粼恿康腂∧ぃ⒍云湎辔榷ㄐ浴⒌缪能等进行了分析与比较。制烧绿石相向钙钛矿相淖1洹2纛媪孔疃嗟薄膜的相转变温度也是最高的,达到,比相同掺杂量的..显著。这种现象可以用电荷补偿理论解释:在还原气氛或空气中对薄膜进行热处理时,薄膜中的氧元素以分子状态逸出,这样就产生了一定数量的氧空位,又由于薄膜表面层中一部分幕臃ⅲ沟帽∧さ谋砻婊兴黾樱蹋缑婺定,这可能是诱发烧绿石相向钙钛矿相1涞淖钪饕T颉在一定程度上取代,减少的挥发和氧空位的产生,使体系保持电中性,从而抑制不稳定状态的出现。、颗粒形貌、漏电流密度、、介电常数、介电损耗等性能进行了更为细致的研究。,,边界清晰,大小均匀。对于.∧ぃ扑愠隽嗽诓同退火温度下的介电常数、固定电荷密度图且浯翱诳矶取6訠薄膜介电常数与频率关系的研究表明,.∧ぴ~之间时具有最好的介电性能,在保证具有较大的介电常数的前提下同时具有较小的介电损山东大学博士学位论文
///衬底上制备了硒..∧ぃ捎玫氖恰安悴阃嘶的成膜在对硒..绫∧さ难芯恐校捎肅法分别在凸璩牡缀的绝缘性和抗击穿性。重点对∧ぬ缧阅芙辛搜芯浚教至思且浯翱以上对瞄..绫∧さ难芯勘砻鳎咧柿康腒薄膜能够在衬耗。在峦嘶鸬腂薄膜,所加频率为、.∧さ幕匦裕⑾諧胱拥囊敫谋淞薆胱又芪У幕Щ肪常主峰的位置向高能端位移了W贤夂涂杉馄追治霰砻鰾的带隙能约为毡卟ǔこ鱿掷兑葡窒蟆6訠薄膜介电常数与频率关系的研究表明:在峦嘶鸬腂薄膜,在频率为、.。以上对高介电薄膜的研究表明,利用ㄖ票傅牟纛鍮膜的相稳定性比纯薄膜大大