PLD法在Si衬底上取向生长Ba0.5Sr0.5TiO3/La0.5Sr0.5CoO3薄膜的研究

论文摘要

由于具有优良的铁电和介电性质,Ba1-xSrxTiO3（BST）薄膜在微波移相器,动态随机存贮器,热释电红外探测器等方面有着很好的应用前景。 本文使用固相反应烧结法制备Ba1-xSrxTiO3（x=0.5,0.4）靶材,运用微观、宏观分析手段研究了烧结温度对靶材结晶性、显微结构、介电常数以及损耗的影响,发现烧结温度过高或过低都不利于BST陶瓷好的介电性能。当x=0.5和0.4时,最佳的烧结温度都是1350℃。 分析了BST薄膜各种常用底电极和衬底材料的优劣。为了实现BST薄膜在微电子器件领域的可能应用,本论文选用易于与以Si为主体的半导体工艺相兼容的SiO2/Si作为衬底,使用与BST铁电薄膜有着更好的结构与化学兼容性的LSCO作为底电极,利用PLD方法沉积BST/LSCO/SiO2/Si异质结薄膜。 研究了LSCO薄膜直接在SiO2/Si衬底上生长时,奇特的结构变化。发现薄膜的取向强烈依赖于衬底温度和沉积室的氧分压,在780℃,2Pa氧压的沉积条件下,呈现出良好的c轴取向。在650℃一个大气压的氧压下退火40分钟后,薄膜呈现良好的导电性～2×10-3Ω·cm。利用扫描电镜和原子力显微镜研究了薄膜的表面形貌,发现PLD制得的薄膜表面平整、致密、无大的表面颗粒,适合作为铁电功能薄膜的底电极。 LSCO作为底电极,我们用PLD法在上面沉积了C轴取向的Ba0.5Sr0.5TiO3（BST）薄膜,在10KHz测试频率下测得BST薄膜的介电常数为110,损耗为0.06,具有高于50%的介电调谐性。

论文目录

• 中文摘要
• 英文摘要
• 第一章 引言
• 1.1 铁电薄膜的研究历史
• 1-xSr_xTiO₃薄膜的研究概况'>1.2 Ba_1-xSr_xTiO₃薄膜的研究概况
• 1-xSr_xTiO₃薄膜的制备方法'>1.3 Ba_1-xSr_xTiO₃薄膜的制备方法
• 第二章 实验安排
• 2.1 PLD法的基本原理和技术优势
• 2.1.1 PLD的基本原理
• 2.1.2 PLD的技术优势
• 2.2 薄膜的成核生长理论与外延薄膜的生长特性简介
• 2.2.1 薄膜的成核生长理论
• 2.2.2 外延薄膜的生长特性
• 2.3 BST薄膜衬底的选择
• 2.4 BST薄膜底电极的选择
• 第三章 BST靶材的制备与研究
• 3.1 预烧和烧结过程
• 3.2 烧结温度对靶材介电性能的影响
• 3.3 陶瓷的SEM图
• 0.5Sr_0.5TiO₃／La_0.5Sr_0.5CoO₃薄膜'>第四章 PLD法在Si上生长C轴取向的Ba_0.5Sr_0.5TiO₃／La_0.5Sr_0.5CoO₃薄膜
• 4.1 本实验PLD系统简介
• 4.2 PLD制膜中影响薄膜质量的因素
• 4.3 Si衬底的表面处理
• 4.4 PLD法制备薄膜的实验过程
• 4.5 实验分析、测试手段
• 4.6 实验结果及分析
• 第五章 结论
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间完成的学术论文
• 致谢