前驱体中Bi含量对Bi_(3.4)Ce_(0.6)Ti_3O_(12)薄膜结构和性能的影响

近年来研究表明对Bi_4Ti_3O_(12)(BTO)进行适量镧系元素掺杂得到的铁电薄膜具有较大的剩余极化值和优良的抗疲劳性能,因而是制作铁电存储器的理想材料之一,也是近年来国际上新型功能材料研究的热点。报道了采用sol-gel工艺制备Bi_(3.4)Ce_(0.6)Ti_3O_(12)薄膜,以硝酸铋(Bi(NO_3)_3)、硝酸铈(Ce(NO_3)_3)和钛酸四丁酯(Ti(OC_4H_9)_4)为原料,以乙二醇甲醚和乙酰丙酮为溶剂制备出BCT前驱体,其中铋含量分别为90%,100%和110%(摩尔分数);采用旋转涂膜法在Pt/Ti/SiO_2/Si衬底上制备BCT薄膜,将制备的湿膜放入350℃的炉内烘烤15min,使有机溶剂挥发和有机物分解,得到无定形态薄膜,重复上述涂膜和烘烤过程,得到所需厚度的薄膜。实验中制备的BCT薄膜样品厚度为600 nm。薄膜样品的退火处理条件:在氧气气氛中,从室温以10℃/min的升温速率升至650℃,保温30min,然后随炉冷却至室温。利用D/Max-RB型X射线衍射仪对制备的系列BCT薄膜样品进行晶相分析,采用CuKα辐射(波长λ为0.154nm);利用扫描探针显微镜(AFM,SPM-9500J3)对样品进行表面形貌观察。利用磁控溅射方法制备Pt上电极,电极面积为8×10^(-4)cm^2,得到Pt/BCT/Pt电容结构,以测试其电学性能。制备电极后的样品在500℃的氧气气氛中退火10min。利用Radiant Precision Workstation铁电测试仪测量其铁电性能、疲劳特性和漏电流;用Agilent 4294A型阻抗分析仪测量薄膜样品的介电性质;其所有电学性能测试均在室温下完成。主要研究前驱体中Bi含量对其晶格结构、表面形貌、铁电性能、介电性能、疲劳特性和漏电流等性能的影响并进行了分析。