论文摘要
近年来,为了提高铁电薄膜的性能,在基底与薄膜间加入过渡层已经成为非常有效的方法之一。目前被用作过渡层的材料有很多,本文我们选取TiO2薄膜作为过渡层,采用溶胶-凝胶（Sol-Gel）法在Pt/Ti/SiO2/Si基底上制备了不同厚度（5 nm、10 nm和20 nm）的TiO2薄膜,研究其对PST （Pb1-xSrxTiO3 , x=0.4、0.6）和BNT （Bi3.54Nd0.46Ti3O12）两种铁电薄膜微观结构及电学性质的影响。首先研究TiO2过渡层对PST薄膜的影响。分析表明结晶的TiO2过渡层（退火温度为650°C）对不同组分的PST薄膜均有影响,不仅在晶格结构上使PST薄膜由混合取向转变为（l00）择优取向,并且改善了薄膜的表面平整度。薄膜的介电常数及其直流电压-电容可调谐性增加,同时薄膜的介电损耗及漏电流密度减小了。这主要是由于结晶的TiO2过渡层与Pt（111）有较好的晶格匹配,从而降低了PST薄膜晶粒成核所需的能量,提高了其成核密度,使薄膜更为致密平滑,从而使薄膜的电学性质得到改善。对于不同厚度（0-20nm）的TiO2过渡层,我们详细分析了其对PST60薄膜电学性质的影响。结果表明对于PST薄膜,5 nm厚的过渡层效果最明显。另外研究了结晶的TiO2过渡层对BNT铁电薄膜的影响。结果表明,TiO2过渡层对BNT薄膜的微观结构也能起到改善作用。在Pt基底与BNT薄膜间加入过渡层后,薄膜由混合取向转变为（117）择优取向,结晶颗粒变得小而致密,薄膜表面变得更为均一、平整。在电学性质方面,加入TiO2过渡层后,BNT薄膜的介电常数及2Pr值得到了很大的提高,而介电损耗及漏电流密度都有一定程度的降低,同时薄膜的耐压性也获得了提高。过渡层厚度为20 nm时,其对薄膜性能的改善相对较为明显。