LNO薄膜电极的制备及其特性研究

采用水基化学溶液涂布(water basedcoating)的方法,在SiO2/Si上制备出了LaNiO3(LNO)导电金属氧化物薄膜。系统研究了退火温度、退火时间、厚度等工艺条件对LNO薄膜电学特性和结构的影响,并进一步分析了产生这些现象的原因。制备的LNO薄膜电阻率为1.77×10-3Ω·cm,且具有良好的形貌。以LNO为独立下电极,制备出了Au(Cr)/PZT/LNO/SiO2结构的铁电电容,通过其电滞回线和漏电特性的测试,可见制备的LNO薄膜可以很好地满足作为铁电电容电极的需要。

LNO薄膜的射频磁控溅射制备及其电学性能与红外吸收性能

用磁控溅射法在S i(111)基片上以不同溅射功率沉积LaN iO3(LNO)薄膜,基片温度370℃,对沉积的薄膜样品进行快速热退火处理(500℃,10 m in)。使用电感耦合等离子体原子发射光谱(ICP-AES)精确测量不同溅射功率沉积的LNO薄膜退火前后的组分情况。分析发现:LNO薄膜经退火处理后,其中的N i/La的比值随着溅射功率增大而越接近理想比1:1,其导电性能也越好。另外,我们以相同工艺制备了不同厚度的LNO薄膜顶电极,四探针电阻测试仪和红外椭圆偏振光谱仪测试其电学与红外吸收性能,实验发现:(1)LNO薄膜的电阻率随膜厚的增加而降低,在大约300 nm厚时略又有增加趋势;(2)LNO薄膜的红外吸收系数随其厚度的增加而增加,且随红外波长的增大而减小。

集成铁电器件用LaNiO_3薄膜电极的结构与电学性能

采用化学溶液沉积法在(100)Si,SiO2/Si,(100)Al2O3,(100)MgO,(100)SrTiO3(STO),(100)ZrO2等衬底上制备了LaNiO3(LNO)薄膜,研究了热处理温度对薄膜结构和电性能的影响.结果显示,衬底种类影响LNO薄膜的结晶,其中STO衬底上的LNO薄膜呈高a轴择优取向成长,且其电阻率最低,为0.87 mΩ.cm.而对于Si衬底上的LNO薄膜,随着热处理温度升高,晶粒尺寸增大,电阻率降低,在750℃时电阻率达到最低值(1.52 mΩ.cm),其后热处理温度的升高导致杂相的形成,电阻率反而上升.扫描电镜观察证实这些LNO薄膜光滑、致密、均匀且无裂纹.结果表明,制得的LNO薄膜可用作集成铁电薄膜器件的底电极.

离子注入剥离铌酸锂单晶薄膜的Ar^+刻蚀研究

通过高能离子注入剥离制备的铌酸锂(LNO)单晶薄膜具备优良的电光、声光等性能,在射频器件、光波导等领域需求迫切。高能离子注入使LNO单晶薄膜表面存在损伤层,导致薄膜质量和器件性能的衰减。该文提出了Ar^+刻蚀去除LNO单晶薄膜损伤层的方法,基于高能离子注入仿真,采用扫描电子显微镜、原子力显微镜分析了刻蚀参数对刻蚀速率、表面形貌的影响,并确定了LNO薄膜损伤层的刻蚀工艺参数。X线衍射分析表明,通过Ar^+刻蚀将LNO薄膜摇摆曲线半高宽减至接近注入前LNO单晶材料,压电力显微镜测试表明去除损伤层后的LNO单晶薄膜具备更一致的压电响应。

一种铁电超晶格的制备及其性能分析

采用射频磁控溅射工艺,制备了三周期铁电超晶格[PZT/LNO]3/Si。对周期结构样品的结晶取向、表面形貌、电滞回线、反射光谱、膜厚等特性的一系列测试分析显示,制备的样品表面较平整,颗粒尺寸均很小,晶格匹配可以诱导择优取向,铁电性能优于单层膜;对光产生了干涉效应,可作为信息存储与传播材料,亦可应用于非制冷红外焦平面器件。

Bi_(3.25)La_(0.75)Ti_3O_(12)籽晶层对Ca_(0.4)Sr_(0.6)Bi_4Ti_4O_(15)铁电薄膜的影响

用溶胶-凝胶法在Si(100)基片上沉积Ca0.4Sr0.6Bi4Ti4O15/Bi3.25La0.75Ti3O12双层膜,薄膜置于空气气氛在退火炉中700℃退火处理。用X射线衍射(XRD)和扫描电镜(SEM)分别对薄膜的相结构、取向度和微观形貌进行表征,并测试了样品的电滞回线。结果表明:与纯的Ca0.4Sr0.6Bi4Ti4O15铁电薄膜相比,双层膜具有更高的a轴取向度,表面均匀致密无孔隙,多为球形晶粒,且晶粒尺寸约为80nm,并且具有较高的剩余极化强度Pr=13.34μC/cm2,对应的矫顽场强为68.32kV/cm;Bi3.25La0.75Ti3O12的引入对Ca0.4Sr0.6Bi4Ti4O15铁电薄膜的形核生长和晶体学取向具有一定的促进作用,有利于样品的铁电性能。