论文摘要
氧化物薄膜由于其丰富的物理性质可广泛地被用于微电子学,光电子学以及微电子机械系统等领域。信息时代的发展要求电子器件集成化,导致了传统的体材器件向薄膜化器件、分离器件向集成化器件转变。氧化物薄膜的微结构、应变、形貌以及性能等都会影响薄膜器件和系统的性能。本文采用了Sin2Ψ和高分辨倒易空间等X射线衍射应力测试方法对BST、CFO和YBCO氧化物薄膜中的应力进行了表征,并对薄膜中的应力与薄膜的微结构和性能之间的联系进行了研究。研究内容如下:1)用射频溅射在Pt/SiO2/Si(100)基片上制备250nm左右的BST薄膜,然后对其进行不同温度(550℃、600℃、650℃、700℃、750℃)的常温退火处理。研究发现经过退火处理的BST薄膜均为钙钛矿结构,面内应力都为张应力,且面内应力存在各向异性,而表面应力及切应力为压应力。薄膜内部的晶粒生长趋势和薄膜表面的晶粒生长趋势相一致。2)用分子束外延的方法在BTO/STO基片上制备了CFO薄膜。研究CFO薄膜的微结构、残余应力随不同沉积时间的变化。随后又研究了不同沉积时间的CFO薄膜的磁性能以及微结构和应力对磁性能的影响。结果表明,CFO薄膜具有稳定的晶体结构,随着沉积时间的增加,薄膜(00L)取向的衍射峰发生了右移且衍射峰的强度也逐渐增强。在薄膜的生长过程中,经历了一个张应变逐渐向压应变的转变的过程,且CFO薄膜存在很强的磁各向异性。3)用MOD方法在LAO基片上沉积不同厚度的YBCO薄膜。研究随着薄膜厚度的增加微结构的变化及临界电流密度的变化。分析发现YBCO薄膜取向度随薄膜厚度的增加,在800nm时取得最佳值之后又随厚度增加由强变弱。晶格常数c随着膜厚的增加而增大。本研究对这一系列样品进行了φ扫描分析和摇摆曲线半高宽的计算,并对800nm的YBCO薄膜做了倒易空间图谱分析,实验结果发现800nm的YBCO薄膜晶化比较好。此外还分析了薄膜厚度对YBCO薄膜临界电流密度的影响。