钛酸饿铁电薄膜的改性研究

题名:钛酸饿铁电薄膜的改性研究
作者:李文静
学位授予单位:电子科技大学
关键词:钛酸铋;;镧掺杂;;钕掺杂;;铁电薄膜;;溶胶-凝胶法
摘要:
 在新一代非挥发性铁电存储器中,使用最多的铁电材料是Pb(Zr_xTi_(1-x))O_3(PZT)和SrBi_2Ta_2O_9(SBT),但前者污染环境且抗Ring neodymium magnet疲劳特性差,后者制备温度过高(750～850℃),剩余极化强度小(4～16μC/cm~2),阻碍了铁电存储器的商品化进程。因此,寻找理想的用于铁电存储器的铁电材料成为研究热点之一。
 稀土元素掺杂的钛酸铋(Bi_4Ti_3O_(12),简记为BTO)铁电薄膜因其具有较大的剩余极化强度(2Pr)、较好的抗疲劳特性、较低的结晶温度而成为目前最有可能替代传统含铅PZT的薄膜材料,用来制备高密度非挥发性铁电存储器。因此,BTO铁电薄膜的制备工艺和性能改善研究成为当前研究热点。尤其是热处理过程中,有关损失掉的铋(Bi)元素的补偿问题,得到研究者的关注。
 本文采用溶胶-凝胶(Sol-Gel)工艺在Pt(111)/Ti/SiO_2/Si(100)基片上制备了Bi不同过量的Bi_(3.25)La_(0.75)Ti_3O_(12)铁电薄膜样品,通过XRD、AFM、铁电性能测试等分析手段对薄膜样品进行微观结构、表面形貌、铁电性能进行分析。Ring neodymium magnet结果表明,本文采用的工艺条件下的Bi过量10mol%时,薄膜样品表面颗粒相对均匀、平整,电滞回线饱和性较好,剩余极化强度(2Pr)和矫顽场Ec分别为34.90μC/cm~2、38.55kV/cm;系统地研究了退火温度对Bi_(3.25)La_(0.75)Ti_3O_(12)薄膜微结构与铁电性能的影响。结果表明,700oC处理后的Bi_(3.25)La_(0.75)Ti_3O_(12)薄膜样品表面颗粒呈椭球形、大小均匀,电滞回线饱和性最佳,翻转次数大于108后,BLT薄膜显示出疲劳现象。
 本文采用溶胶-凝胶(Sol-Gel)工艺在Pt(111)/Ti/SiO2/Si(100)基片上制备了不同钕(Nd)元素掺杂的B_(4-x)Nd_xTi_3O_(12)(x=0.25,0.50,0.75)系列薄膜,通过XRD、AFM、铁电性能测试等分析手段对样品进行微观结构、表面形貌、铁电性能分析,确定了Nd掺杂的最佳配方为B_(3.50)Nd_(0.50)Ti_3O_(12);研究了退火温度对B_(3.50)Nd_(0.50)Ti_3O_(12)薄膜样品微结构与铁电性能的影响。结果表明,700 oC处理后的B_(3.50)Nd_(0.50)Ti_3O_(12)薄膜样品表面颗粒大小相对均匀,电滞回线饱和性较好,剩余极化强度(2Pr)和矫顽场(Ec)分别为12.56μC/cm~2与71.25kV/cm,在经过108次翻转后显示出了较明显的Ring neodymium magnet疲劳现象。
学位年度:2009