Nb∶SrTiO_3单晶基片上外延生长BaTiO_3薄膜的漏电流机制分析

采用脉冲激光沉积法(PLD),在掺铌的钛酸锶单晶基片(Nb∶SrTiO3,NSTO)上外延生长了15nm厚度的BTO薄膜。并采用X射线衍射(XRD)、原子力显微镜(AFM)、高分辨透射电子显微镜(HRTEM)等技术,分别测试了BTO薄膜的晶相结构和微观形貌与结构,证实了薄膜的外延生长特征。以磁控溅射法制备金属铂(Pt)上电极,在室温下测试了BTO薄膜的电流-电压(I-V)曲线。通过拟合I-V曲线,结果表明:在正向电压下,薄膜的漏电流符合空间电荷受限电流机制(SCLC);在反向电压下,漏电流先为普尔-弗伦克尔发射机制(Poole-Frenkel emission),随着反向电压的升高,转变为福勒-诺德海姆隧穿机制(Fowler-Nordheim tunneling)。分析指出,在Pt/BTO界面存在一个可变的肖特基势垒,该势垒受到BTO薄膜内部迁移的氧空位影响,从而决定了上述漏电流机制。

取向对铁酸铋薄膜漏电机制和光伏性能的影响

本文通过偏轴磁控溅射法,以不同取向钛酸锶SrTiO3 (STO)单晶基片为衬底,镧锶钴氧La0.5Sr0.5CoO3 (LSCO)为底电极,铁酸铋BiFeO3 (BFO)为铁电介质,构架了Pt/BFO/LSCO/STO异质结电容器。XRD结果显示不同取向的BFO薄膜均为外延结构。研究了不同取向Pt/BFO/LSCO异质结的漏电机制和光伏性能。J-V数据拟合表明,Pt/BFO/LSCO漏电流大小依赖于BFO薄膜取向,满足(001)J 】(110)J 】(111)J规律。不同取向Pt/BFO/LSCO异质结的导电机制均为:低电场欧姆导电和高电场肖特基导电。通过铁电光伏系统对Pt/BFO/LSCO异质结的光伏性能进行了测量,结果表明开路电压VOC和短路电流JSC强烈依赖于BFO薄膜取向,(111)取向最大、(110)取向次之、(001)取向最小。

SrHfON高k栅介质薄膜的漏电特性研究

采用射频反应磁控溅射法在p-Si(100)衬底上成功制备出SrHfON高k栅介质薄膜,并研究了Au/SrHfON/Si MOS电容的漏电流机制及应力感应漏电流(SILC)效应。结果表明,MOS电容的漏电流密度随N2流量的增加而减小。在正栅压下,漏电流主要由Schottky发射机制引起;在负栅压下,漏电流机制在低、中、高栅电场区时分别为Schottky发射、F-P发射和F-N隧穿机制。同时,Au/SrHfON/SiMOS电容表现出明显的SILC效应,经恒压应力后薄膜在正栅压下的漏电流由Schottky发射和F-P发射机制共同作用,且后者占主导地位。