薄膜厚度对PZT/STO铁电电容器隧穿电阻的影响

结合Landau-Devonshire自由能理论和晶格模型,研究了PbZr1-xTixO3(PZT)/SrTiO3(STO)复合薄膜中PZT和STO厚度对铁电隧道结极化强度、电导和隧穿电阻等的影响。模拟结果表明,随着层数增加,极化强度增大;平均极化强度随着PZT厚度增加而增强,随着STO厚度增加而减弱;随着PZT和STO厚度增加,电导减小,隧穿电阻率增加;当厚度变化相同时,PZT引起电导的变化大,隧穿电阻率变化小。考虑薄膜面积的影响,当薄膜面积从无限大变成有限大时,极化强度、电导和隧穿电阻均减小。

钛含量对PZT/STO铁电电容器隧穿电阻的影响

采用Landau-Devonshire自由能理论和晶格模型,研究了PbZr1-xTixO3(PZT)/SrTiO3(STO)复合薄膜中PZT的钛(Ti)含量(x=0.5,0.6,0.8,1.0)对铁电隧道结极化强度、总电势、电导和隧穿电阻等的影响,从而增大隧穿电阻.模拟结果表明:随着层数增加,复合薄膜极化强度增大;随着Ti含量增加,隧道结电导先减小后增大,其隧穿电阻率先增大后减小;PZT极化强度、STO总电势和PZT总电势的斜率均在x=0.8时最大.

Pb过量对以Ti-Al为阻挡层的硅基铁电电容器极化翻转性能的影响

以射频磁控溅射法生长的La0.5Sr0.5CoO3(LSCO)为电极,采用溶胶-凝胶法在以Ti-Al为导电阻挡层的Si基片上生长了用不同Pb过量前驱体溶液(溶胶)制备的LSCO/Pb(Zr0.4Ti0.6)O3(PZT)/LSCO电容器,以此构造了Pt/LSCO/PZT/LSCO/Ti-Al/Si异质结。Pb过量对LSCO/PZT/LSCO电容器极化翻转性能的影响表明:不同Pb过量溶胶对电容器的极化翻转性能影响很大,其中Pb过量15%的溶胶制备的样品在550℃常规退火1 h后相对具有较好的翻转性能。在5 V的外加电场下,LSCO/PZT/LSCO电容器的矫顽电压和剩余极化强度分别为1.25 V和24.6μC/cm2。疲劳和电阻率测试分析表明:在经过109翻转后,不同样品的抗疲劳性能均很好,而电阻率随前驱体溶液Pb过量的增加呈现下降的趋势。

(La_(0.5)Sr_(0.5))CoO_3为电极的Pb(Zr_(0.4)Ti_(0.6))O_3和Pb(Zr_(0.2)Ti_(0.8))O_3铁电电容器结构及电学性能

分别采用磁控溅射法和溶胶-凝胶法(Sol-gel)制备了(La0.5Sr0.5)CoO3(LSCO)和Pb(Zr1-xTix)O3(PZT)薄膜,在Pt(111)/Ti/SiO2/Si基片上构架了LSCO/Pb(Zr0.4Ti0.6)O3(PZT(40/60))/LSCO和LSCO/Pb(Zr0.2Ti0.8)O3(PZT(20/80))/LSCO铁电电容器,研究了两种铁电电容器的结构和性能。XRD结构分析表明:两种四方相的不同Zr/Ti比例的PZT薄膜均为结晶良好的多晶钙钛矿结构。在5 V测试电压下,LSCO/PZT(40/60)/LSCO和LSCO/PZT(20/80)/LSCO两种铁电电容器的剩余极化强度(Pr)和矫顽场(Ec)分别为:28μC/cm2和1.2 V以及32μC/cm2和2 V。相对于PZT(40/60),PZT(20/80)具有较大的剩余极化强度和矫顽场,是由于其矩形度(c/a)较大。两种电容器都具有较好的脉宽依赖性和抗疲劳性。在5 V的测试电压下,LSCO/PZT(40/60)/LSCO电容器的漏电流密度为3.2×10-5A/cm2,LSCO/PZT(20/80)/LSCO电容器的漏电流密度为3.11×10-4A/cm2,经拟合分析发现:在0～5 V的范围内,两种电容器都满足欧姆导电机制。

La_(0.5)Sr_(0.5)CoO_3/Pb(Zr_(0.4)Ti_(0.6))O_3/La_(0.5)Sr_(0.5)CoO_3铁电电容器的结构和性能研究

采用磁控溅射法和脉冲激光沉积法,在SrTiO3(001)衬底上制备了La0.5Sr0.5CoO3(70 nm)/Pb(Zr0.4Ti0.6)O3(70 nm)/La0.5Sr0.5CoO3(70 nm)(LSCO/PZT/LSCO)铁电电容器异质结。X射线衍射结果表明:LSCO和PZT薄膜均为外延结构。在5 V的外加电压下,LSCO/PZT/LSCO电容器具有较低的矫顽电压(0.49 V),较高的剩余极化强度(41.7μC/cm2)和较低的漏电流密度(1.97×10-5A/cm2),LSCO/PZT/LSCO电容器的最大介电常数为1073。漏电流的分析表明:当外加电压小于0.6 V时,电容器满足欧姆导电机制;当外加电压大于0.6 V时,符合空间电荷限制电流(SCLC)导电机制。

La_(0.67)Sr_(0.33)MnO_(3)/PbZr_(0.4)Ti_(0.6)O_(3)/La_(0.67)Sr_(0.33)MnO_(3)外延铁电电容器物理性能

采用脉冲激光沉积法制备La_(0.67)Sr_(0.33)MnO_(3)(LSMO)薄膜,溶胶-凝胶法制备PbZr_(0.4)Ti_(0.6)O_(3)(PZT)薄膜,在SrTiO_(3)(STO)基片上制备了LSMO/PZT/LSMO异质结电容器.X线衍射(XRD)研究表明LSMO和PZT薄膜在STO基片上实现了外延生长.LSMO/PZT/LSMO电容器具有良好的铁电性能,在5 V测试电压下,剩余极化强度为26.9μC/cm^(2),矫顽电压为2.5 V,LSMO/PZT/LSMO电容器显示出了良好的抗疲劳性能.5 V电压下电容器的漏电流密度为7.4×10^(-6) A/cm^(2),在0~2.9 V为欧姆导电机制,2.9~5 V满足空间电荷限制电流(SCLC)导电机制.

x射线衍射研究单晶Si衬底上低温生长的LaNiO3／Pb（Zr0．52Ti0．48）O3／LaNiO3铁电电容器结构

通过脉冲激光沉积，于Si(001)单晶衬底上在550℃的衬底温度下生长了LaNiO3／Pb(Zr0．52Ti0．48)O3／LaNiO3/SrtiO3/TiN/Si异质结构。利用四圆x射线分析了该多层膜结构中各层曲轴向外延关系。

一种铁电电容器的制法

本发明介绍一种改进的铁电电容器及其制法。 电容器在集成电路中应用很广,现在常用的是以二氧化硅作绝缘介质隔开两片电极构成的电容器。这种电容器一旦需要缩小其体积就会使电容量减小,致使充电次数增多。

反铁电多层陶瓷电容器加速寿命试验与建模技术

本文研究了反铁电多层陶瓷电容器的温度、电压、电流多应力因子加速寿命试验方法与可靠性寿命建模技术,选取宏科电子公司的GCT41P-7680-X7Q-4000V-623M型号脉冲功率多层瓷介电容器样品,开展高温、高电压、大电流循环充放电寿命试验,获得了40个试样的加速寿命试验数据,基于试验数据分析结果,建立了反铁电多层陶瓷电容器PV+寿命预测模型以及相应的模型模型参数值。试验失效样品DPA分析发现,反铁电多层陶瓷电容器充放电循环工作失效模式为内电极界面分层失效,并就其失效机理进行了初步探讨分析。

含铜铁电电容器SrRuO_3/Pb(Zr_(0.4)Ti_(0.6))O_3/SrRuO_3/Ni-Al/Cu/Ni-Al/SiO_2/Si异质结的研究

应用磁控溅射法以Ni-Al同时作为Cu与SiO2/Si,Cu与SRO薄膜之间的阻挡层材料,将Cu与SiO2/Si衬底和氧化物薄膜电极隔离,避免它们在高温氧气氛中发生化学反应和互扩散,实现了Cu薄膜与氧化物铁电电容器的集成.采用X射线衍射仪(XRD)和原子力显微镜(AFM)研究了不同温度下快速退火的SrRuO3(SRO)/Ni-Al/Cu/Ni-Al/SiO2/Si含Cu异质结的微结构和表面形貌,结果发现SRO/Ni-Al/Cu/Ni-Al/SiO2/Si含Cu多层异质结薄膜在高达750℃仍然具有较强的Cu衍射峰和比较平整的表面,显示出了很好的高温热稳定性.研究了"室温长高温退"和"低温长高温退"两种工艺手段,发现在制备含Cu多层氧化物薄膜异质结时,低温长高温后退火的方式要优于常规的室温长高温后退火方式,通过低温长高温退工艺可以缓解应力、削弱界面粗化和避免高温生长对阻挡层和Cu薄膜结构的破坏.最后结合sol-gel法将Pb(Zr0.4Ti0.6)O3(PZT)生长在该含Cu异质结上,制备得SRO/PZT/SRO/Ni-Al/Cu/Ni-Al/SiO2/Si含Cu铁电电容器,研究了电容器的薄膜结构、铁电性能和漏电特性等,发现制备的含Cu铁电电容器具有很好的铁电性能,如电滞回线趋势饱和,剩余极化强度高达～42μC/cm2,矫顽电压为～1.0V,介电常数～1600,漏电流～1.83×10-4A/cm2,以及良好的抗疲劳特性和保持特性等,表明导电性优良的Cu薄膜可以应用于高密度高性能铁电电容器.对其漏电机理研究表明,SRO/PZT/SRO含Cu铁电电容器满足空间电荷限制传导机理.

Prop铁电薄膜电容器YBCO/Pb(Ta_(0.05)Zr_( 0.48)Ti_(0.47))O_3/YBCO/Pt/TiO_2/SiO_2/Si的性质(英文)

铁电薄膜有望被应用于“不挥发随机存储器 (NvRAM )” ,在这其中 ,Pb(Zr,Ti)O3(PZT)铁电薄膜由于有较大的剩余极化 ,较小的矫顽场 ,高居里点 ,以及与硅集成的可能性而得到了广泛的研究 .但是 ,由于铁电薄膜与金属电极之间的界面不理想 ,以及铁电薄膜中的晶界角度过高 ,而大大降低了铁电电容器的性能 .最近的研究表明 ,通过用导氧化物作电极 ,可部分的改善电薄膜的疲劳和保持性能 .用脉冲激光沉积法 (PLD) ,以YBa2 Cu3O7(YBCO)为隔离层 ,在Pt/TiO2 /Si(10 0 )衬底上制备Pb(Ta0 .0 5Zr0 .48Ti0 .47)O3(PTZT)铁电薄膜 ;并以YBCO为上下电极做成铁电电容器 .X衍射发现以YBCO为电极的PTZT结晶成完全钙钛矿相 .SEM结果表明PTZT晶粒大约在 180nm左右 ,YBCO/Pt ,Pt/TiO2 界面非常清晰 ,没有发现任何扩散 .在RT6 0 0 0HVS环境下 ,发现在 91kV/cm的外场下反转 1× 10 1 1 次后 ,此电容器的极化P 和P^分别只减少了 2 0 %和 6 % ;在 145kV/cm的读写外场下经过 1× 10 5s后 ,此电容器的极化基本保持不变 ;在过大的外场下 ,此电容器的疲劳特性明显变差 .由于引入YBCO过渡层 ,改善了界面 ,减少了薄膜中氧空位的聚集程度 。

铁电电容的物理模型研究

用一种物理方法解释了非理想铁电电容器的电路行为。在该方法中把分立的铁电电容假设为堆积状的介电层结构 ,包括铁电层和非开关介电层。通过这种方法改进了 Sawyer- Tower电路并测量了其电特性。用该模型较准确地测量了由于输入信号频率变化而引起的电滞回线的畸变 ,并且输入信号幅度的影响与实验结果比较吻合。

含Ti-Al阻挡层的硅基Na0．5Bi0．5TiO3电容器的结构与电学性能

通过射频磁控溅射法和脉冲激光沉积法,以Ti-Al为阻挡层,在(001)Si衬底上制备了La0.5Sr0.5CoO_3(LSCO)/Na_(0.5)Bi_(0.5)TiO_3(NBT)/LSCO(LSCO/NBT/LSCO)异质结铁电电容器。研究了Na_(0.5)Bi_(0.5)TiO_3铁电薄膜的结构和物理性能。结果表明:Ti-Al阻挡层为非晶结构,NBT薄膜结晶质量良好。在1 500 k V/cm驱动电场下,LSCO/NBT/LSCO电容器呈现饱和的电滞回线,具有较大的剩余极化强度(47.9μC/cm2)和较小的脉宽依赖性,而且抗疲劳特性和保持特性良好。此外,漏电机制研究表明:当外加电场小于400 k V/cm时,LSCO/NBT/LSCO电容器满足欧姆导电机制,在电场大于400 k V/cm时,满足空间电荷限流传导机制。

绝缘与介电材料

研究了在1MHz、3GHz,10GHz 和20GHz 时强定向 SrTiO3和（Ba,Sr）TiO3铁电薄膜的小信号介电特性。着重控讨了有可调谐平面型铁电电容器的微带谐振器的响应:对加大的单调谐微波（MW）功率（可达到100W）,双调谐 MW 功率（互调失真测量）和视频脉冲电压的响应。测量了谐振器的调谐速度和 MW 损耗的变化。还介绍了1.9GHz 移相器和工作在 T=300K的2QGHz 调谐滤波器。

存储器、锁存器

Y2001-62591-61 01140430.18μm高性能嵌入式 DRAM 制造方法=A fabricationmethod for high performance embedded DRAM of 0. 18μm generation and beyond [会, 英]/Yoshida, T. &Takato, H.//2000 IEEE Custom Integrated CircuitsCorfference. —61～64 (EC)Y2001-62591-65 0114044具有备用铁电电容器的非易失性 SRAdVl=NV-SRAM:a nonvolatile SRAM with back-up Ferroelectric