气压对射频磁控溅射Bi4Ti3O12薄膜的影响

在不同溅射气压下，采用射频磁控溅射技术在Pt/Ti/SiO2/Si衬底上制备了钛酸铋（Bi4Ti3O12）薄膜。在较低的气压（0.45-0.8Pa）下，得到了单相的Bi4Ti3O12薄膜；在较高气压（1.0-1.8Pa）下，薄膜中出现Bi2Ti2O7焦绿石相；随着气压的增加，薄膜的沉积速率和晶粒尺寸先增大后减小，表面粗糙度也逐渐增加；在适宜的气压（0.6Pa）下，得到的Bi4Ti3O12薄膜物相单一、表面平整致密、结晶良好。

非晶态Bi3.15Nd0.85Ti3O12薄膜的低波动阻变特性研究

基于化学溶液法在Pt/Ti/SiO2/Si衬底上制备了非晶态Bi3.15Nd0.85Ti3O12薄膜,研究了其表面形貌、介电特性和阻变特性.结果表明:非晶态Bi3.15Nd0.85Ti3O12薄膜无明显晶界存在,其P-E和C-V曲线无滞后特征,其I-V曲线展示了双极性阻变行为.高低阻态的导电机制研究表明该双极性阻变行为由氧缺陷导电细丝断开/连接主导.通过与氧缺陷导电细丝主导的晶态Bi3.15Nd0.85Ti3O12薄膜基阻变行为对比,发现非晶态Bi3.15Nd0.85Ti3O12薄膜阻变的波动性较小,这与其无晶界密切相关.该研究可为开发低波动的阻变器件提供一定指导.

金属有机分解法制备Bi_(3.25)La_(0.75)Ti_3O_(12)薄膜

采用金属有机分解法(MOD)在Si(100)衬底上制备了Bi3.25La0.75Ti3O12(BLT)薄膜。用X-射线衍射技术研究了BLT薄膜的结构和结晶性。用原子力显微镜分析了BLT薄膜的表面形貌。同时还研究了薄膜的介电和存储性能。

Sol-Gel法制备Bi_4Ti_3O_(12)薄膜及其性能研究

采用溶胶-凝胶(Sol-Gel)法在Pt/Ti/SiO2/Si衬底上制备了Bi4Ti3O12(BTO)铁电薄膜,利用X-射线衍射仪(XRD)和原子力显微镜(AFM)对其晶格结构和表面形貌进行了表征,制备的BTO薄膜具有单一的钙钛矿晶格结构和表面平整致密。对700℃退火的BTO薄膜进行了铁电性能和疲劳特性测试,在测试电压为6 V时,剩余极化值2Pr约为12.5μC/cm2,矫顽电场2Ec约为116.7 kV/cm;经1×109次极化反转后,剩余极化值下降了24%,对其疲劳机理进行了探讨。

Sol-Gel法制备Bi_(3.15)Nd_(0.85)Ti_3O_(12)铁电薄膜

采用溶胶-凝胶(Sol-Gel)法在Pt/Ti/SiO2/Si衬底上制备Bi3.15Nd0.85Ti3O12薄膜,发现制备的薄膜具有单一的钙钛矿晶格结构,且表面平整致密。对Bi3.15Nd0.85Ti3O12薄膜的电学性能进行了研究。结果表明,室温下,在测试频率1 MHz时,其介电常数为213,介电损耗为0.085;在测试电压为350 kV/cm,其剩余极化值、矫顽场强分别为39.1μC/cm21、60.5 kV/cm;表现出良好的抗疲劳特性和绝缘性能。

Bi_4Ti_3O_(12)薄膜及快速退火工艺的研究

采用MOCVD工艺在Ts=4 4 0℃条件下制备组分Bi/Ti=1.4 4的非晶态薄膜 ,经过快速退火处理 ,制备高度择优取向的Bi4Ti3 O12 铁电薄膜 ,在Ts=4 0 0℃条件下制备组分Bi/Ti=1.11的非晶态薄膜 ,经过快速退火处理 ,制备高度择优取向的Bi2 Ti2 O7薄膜 ,较好的退火温度为 6 30℃、时间为 6 0s ;快速退火对薄膜组分的影响不大 ,在相同的退火温度下 ,生成 4 3相还是 2 2相取决于退火前薄膜材料的组分。

前驱体中Bi含量对Bi3．4Ce0．6Ti3O12薄膜结构和性能的影响

分别配制了Bi含量为90,100和110mole%的前驱体,在Pt/Ti/SiO2/Si衬底上制备Bi3.4Ce0.6Ti3O12薄膜,研究前驱体中Bi含量对其微观结构和铁电性能的影响.前驱体中Bi含量增加可以有效地改善薄膜的结晶性能和表面形貌.对Pt/Bi3.4Ce0.6Ti3O12/Pt电容结构进行电学性能测量,发现Bi过量10%的前驱体制备的Bi3.4Ce0.6Ti3O12薄膜具有较好的性能:室温下,在测试频率1kHz时,其介电常数为172,介电损耗为0.033;在测试电场为600kV/cm时,其剩余极化值(2Pr)和矫顽电场(2Ec)分别达到67.1μC/cm2和299.7kV/cm;同时还表现出良好的抗疲劳特性和绝缘性能.

La、Nb掺杂对Bi_4Ti_3O_(12)薄膜介电性能和C-V特性的影响

采用溶胶-凝胶工艺制备了Bi4-xLaxTi3O12和Bi4Ti3-yNbyO12铁电薄膜,研究了La、Nb掺杂对薄膜介电性能和C-V特性的影响。研究表明,在x<0.75、y<0.06范围内,随La、Nb掺杂量的增加,Bi4-xLaxTi3O12和Bi4Ti3-yNbyO12薄膜的介电常数和C-V特性曲线回滞窗口增大,介电损耗和漏电流密度减小。x>0.5时,Bi4-xLaxTi3O12薄膜可获得大于1.8V的C-V回滞窗口,且经1010极化开关后其回滞窗口的减小未超过6%;而Nb掺杂对增大Bi4Ti3-yNbyO12薄膜C-V回滞窗口的作用更加明显,但经1010极化开关后,其回滞窗口的减小较为明显,并出现一定平移。

0.2BiFeO_3-0.8Bi_4Ti_3O_(12)固熔薄膜的电性质

用溶胶-凝胶方法在LaNiO3包覆的Si(111)衬底上制备了BiFeO3掺杂的Bi4Ti3O12薄膜,XRD研究表明薄膜呈完全随机取向,通过BiFeO3的掺杂使Bi4Ti3O12层状钙钛矿的C轴缩短.铁电性测试的结果表明,薄膜的剩余极化强度为2.0μC/cm2,略小于用溶胶-凝胶方法制备的纯Bi4Ti3O12薄膜的剩余极化强度.漏电流测试结果表明薄膜导电机构满足公式.

金属/SiO_2/Si基Bi_4Ti_3O_(12)铁电薄膜的J-V特性

采用sol-gel方法在Pt/Ti/SiO2/Si衬底上制备了Bi4Ti3O12铁电薄膜.测试了其在直流电场下流过铁电薄膜的漏导电流J-V特性.测量结果显示正向漏电流明显小于负向漏电流.并讨论了金属–铁电薄膜所形成的整流接触特性,以及金属/SiO2/Si基Bi4Ti3O12铁电薄膜系统在不同电压范围(0～±6 V)的导电机制.

退火温度对Si基Bi_4Ti_3O_(12)铁电薄膜微观结构影响研究

采用 Sol- Gel工艺制备了 Si基 Bi4 Ti3O1 2 铁电薄膜。研究了退火温度对 Si基 Bi4 Ti3O1 2 薄膜晶相结构、晶粒尺寸及薄膜表面形貌的影响。研究表明 ,退火温度低于 4 5 0℃时 Bi4 Ti3O1 2 薄膜为非晶状态 ,退火温度在 5 5 0～ 85 0℃范围时均为多晶薄膜 ,而且随退火温度升高 ,Bi4 Ti3O1 2 薄膜更趋向于沿 c轴取向的生长 ;而晶粒尺寸及薄膜粗糙度随退火温度升高而增大 。

BiFeO3／Bi4Ti3O12多层铁电薄膜的性能研究

采用sol-gel法在FTO/玻璃底电极上制备了BiFeO3/Bi4Ti3O12多层薄膜。研究了室温下薄膜的结构,铁电和漏电流性质。结果表明,相对于纯的BiFeO3薄膜,BiFeO3/Bi4Ti3O12多层薄膜具有更低的漏电流,表现出较强的铁电性,在4.40×105V/cm的测试电场强度下,剩余极化强度为3.7×10–5C/cm2。在2.00×105V/cm的测试电场强度下,BiFeO3和BiFeO3/Bi4Ti3O12薄膜的漏电流密度分别为10–5和10–7A/cm2。

Sol-gel法制备LaNiO_3/Bi_4Ti_3O_(12)异质薄膜及性能研究

采用Sol-gel(溶胶-凝胶)法在Si衬底上制备LaNiO_3/Bi_4Ti_3O_(12)(LNO/BTO)叠层薄膜,并研究了不同退火温度下BTO薄膜的生长行为和铁电、介电性能。试验表明,与单晶Si直接作衬底制备的Bi_4Ti_3O_(12)薄膜相比,引入过渡层LNO降低了Bi_4Ti_3O_(12)薄膜与衬底的晶格失配度,减少了热应力和外应力,缓解了薄膜龟裂的现象,而且制备出的Ag/BTO/LNO/Si异质薄膜电容具有优良的介电性质。

复合靶溅射Bi_4Ti_3O_(12)铁电薄膜的结构和相变

采用金属与金属氧化物复合靶的射频溅射法 ,在 Si基片上沉积制备 Bi4 Ti3O1 2 (BTO)铁电薄膜 ,用变温 X-射线及热分析等方法研究 BTO铁电薄膜的结构和相变 ,结果表明 ,在温度为 35 0～ 4 4 5°C之间 ,薄膜经历由烧绿石相向钙钛矿相的结构相变 ,在 6 70°C附近 ,薄膜由铁电相向顺电相转变 ,该相变是由于晶格畸变量 b/ a随温度上升连续减小 ,使得薄膜晶体对称性发生改变引起 ,在相变附近未观察到潜热的产生。

硅衬底Bi4Ti3O12和Bi3.25La0.75Ti3O12铁电薄膜的慢正电子束研究

对硅衬底生长的Bi4Ti3O12和Bi3.25La0.75Ti3O12薄膜样品测量了慢正电子多普勒展宽谱,得到了S参数随正电子注入能量的变化。通过对S参数和W参数的分析,讨论了这类材料中的捕获态特征和结构特点,结果表明,薄膜与硅衬底界面的缺陷为空位-氧复合体,La的掺杂有助于阻止空位-氧复合体向界面的扩散。

CaCu_3Ti_4O_(12)外延薄膜的巨介电常数特性

采用脉冲激光沉积方法制备CaCu3Ti4O12薄膜，研究了其介电常数、交流电导与温度和频率的关系．实验结果表明，CaCu3Ti4O12外延薄膜的介电常数e在（1kHz，300K）时高达14700，是目前该体系最好的结果；在1kHz，100-300K温区内，ε基本保持恒定，热稳定性好、介电损耗低．该特性表明，CaCu3Ti4O12薄膜材料有可能成为信息存储器件更新换代最现实的候选材料．提出薄膜大的内应力可能是其出现巨介电常数的原因，电导与温度及频率的关系是由电子、声子与外电场的共同作用决定的．

镁掺杂量对钐/镁共掺杂CaCu_3Ti_4O_(12)薄膜电学性能的影响

采用溶胶-凝胶法在Si(100)基底上制备Ca_(0.925)Sm_(0.05)Cu_(3-y)Mg_yTi_4O_(12)(y=0,0.05,0.10,0.15,0.20,物质的量分数/%,下同)薄膜,研究了镁掺杂量对薄膜物相组成、微观形貌以及介电和压敏性能的影响。结果表明:不同镁掺杂量薄膜均主要由多晶CaCu_3Ti_4O_(12)相以及少量SiC和CaTiO_3相组成;随着镁掺杂量的增加,薄膜的晶粒尺寸和相对介电常数增大;当镁掺杂量为0.10%时,薄膜的致密性能最好,在低频下的介电损耗最小;不同镁掺杂量薄膜的电流密度和电场强度均为非线性关系,当镁掺杂量为0.10%时的非线性系数最大,漏电流较小。

Bi_4Ti_3O_(12)铁电薄膜的制备及研究进展

铁电薄膜具有良好的铁电、介电性能,在非挥发存储器件方面有很好的应用前景。本文介绍了钛酸铋(Bi4Ti3O12)铁电薄膜的研究现状,对目前Bi4Ti3O12铁电薄膜最常用的几种主要制备方法及其掺杂改性进行了评述,指出了Bi4Ti3O12铁电薄膜研究中亟待解决的几个问题。

添加剂对共生结构Bi_4Ti_3O_(12)-SrBi_4Ti_4O_(15)薄膜的性能及微结构的影响

采用调制金属有机物热分解法 (MOD) ,Bi4 Ti3O1 2 _SrBi4 Ti4 O1 5(BIT_SBTi)薄膜及添加La元素的薄膜被沉积在Pt Si衬底上 .沉积的薄膜在氧气中退火晶化 ,退火温度为 5 5 0 - 70 0℃ .X射线衍射 (XRD)和拉曼谱散射被用于分析晶化薄膜的微结构 .铁电及介电性能测量采用RT6 6A测试系统 .与未添加镧元素的薄膜比较 ,在同样的晶化温度下 ,加添镧的薄膜 ,其XRD衍射峰少且宽 .增加La的含量会导致衍射峰的进一步宽化 .然而 ,XRD和拉曼谱的研究显示 ,这种添加行为并不会引起明显的晶格畸变 .这表明La的加入仅仅是取代恶劣晶体中的Bi或Sr原子 .铁电回线测量表明添加与未添加镧元素的薄膜有着相似的矫顽场Ec 和剩余极化值sPx .然而 ,与BIT_SBTi薄膜相比 ,La75BIT_SBTi薄膜的开关时间更短且与厚度无关 .BIT_SBT薄膜的翻转极化值在厚度超过 2 10mm后逐渐减小 ,而La75BIT_SBTi薄膜的翻转极化值在 2 80nm厚度时达到最大 .同样厚度的薄膜 。

La掺杂对Bi_4Ti_3O_(12)薄膜铁电性能的影响

利用Sol-Gel法在Pt/Ti/SiO2/Si衬底上制备出Bi4Ti3O12和Bi3·25La0·75Ti3O12薄膜,研究了La掺杂对Bi4Ti3O12薄膜的晶体结构、铁电性能和疲劳特性的影响,发现La掺杂没有改变Bi4Ti3O12薄膜的基本晶体结构,并且提高了Bi4Ti3O12铁电薄膜的剩余极化值和抗疲劳性能,对La掺杂改善Bi4Ti3O12铁电薄膜性能的机理进行了讨论.