鈮釹共摻鈦酸鉍鐵電薄膜的制備及電學(xué)性能表征.pdf

1、隨著新一代信息產(chǎn)業(yè)的迅猛發(fā)展，高新電子產(chǎn)品對(duì)存儲(chǔ)器件的質(zhì)量水平提出了更高的要求。以鐵電場(chǎng)效應(yīng)晶體管(FeFET)為基本單元的非揮發(fā)性鐵電隨機(jī)存儲(chǔ)器，受到人們的廣泛關(guān)注。薄膜晶體管(TFT)型FeFET，因其制程簡(jiǎn)單、易大面積集成，并可以實(shí)現(xiàn)全外延、全透式以及可應(yīng)用于柔性器件等特點(diǎn)，備受研究者們青睞。本文首先探究了鈮釹雙摻雜鈦酸鉍BNTN鐵電薄膜的制備條件；其次對(duì)鐵電薄膜BNTNx中鈮的最佳摻雜量進(jìn)行了研究；最后，選擇優(yōu)良性能的BNTN0

2、.03薄膜作為柵介質(zhì)層，應(yīng)用于ZnO TFT中，并研究了BNTN薄膜對(duì)ZnO TFT性能的影響。主要的研究工作與結(jié)果如下：
　　首先，采用化學(xué)溶液沉積法(CSD)在Pt/Ti/SiO2/Si(100)襯底上制備了BNTN0.01薄膜，并探究了薄膜的退火溫度(650℃，750℃，850℃)對(duì)薄膜微結(jié)構(gòu)和鐵電性能的影響。結(jié)果表明：隨溫度的升高，薄膜晶粒有增大的趨勢(shì)，但在750℃溫度下退火，晶粒的尺寸更均勻；隨溫度的升高，薄膜鐵電性先增

3、大后減小，750℃溫度下退火的薄膜樣品，其鐵電性要略優(yōu)于其他兩個(gè)退火溫度下的薄膜樣品。
　　其次，探究了BNTNx鐵電薄膜的最佳鈮摻雜量。采用CSD法，在750℃溫度下退火，制備出了BIT及BNTNx(x=0,0.01,0.03,0.05,0.07)薄膜，并表征了所制備樣品的微觀結(jié)構(gòu)、鐵電和介電性能等。結(jié)果表明：A位摻釹、B位摻鈮并沒(méi)有改變BIT的晶體結(jié)構(gòu)；隨著Nb含量的增加，晶粒尺寸有所減小。薄膜的剩余極化值(2Pr)隨鈮含量的

4、增加，先增大后減小，在x=0.03時(shí)出現(xiàn)最大值(71.4μC/cm2)；然而矯頑場(chǎng)(2Ec)始終隨鈮含量的增大而增大。BNTNx薄膜的漏電流比BIT薄膜的漏電流小兩個(gè)數(shù)量級(jí)，并且在BNTNx薄膜中，以BNTN0.03的漏電流最小。介電測(cè)試結(jié)果表明BNTN0.03的C-V性能表現(xiàn)最優(yōu)異，相對(duì)介電常數(shù)也最大。
　　最后，采用CSD法，分別在SiO2/Si(100)與Pt/Ti/SiO2/Si(100)襯底上制備了ZnO/SiO2 TF

5、T和ZnO/BNTN0.03鐵電TFT，對(duì)其輸出、轉(zhuǎn)移及保持特性進(jìn)行了測(cè)試與分析。結(jié)果表明：所制備的ZnO/BNTN0.03鐵電TFT為典型的n溝道晶體管，當(dāng)源漏極電壓為10V時(shí)，其輸出電流達(dá)到飽和；ZnO/BNTN0.03鐵電TFT顯示出較好的輸出特性和轉(zhuǎn)移特性，其閾值電壓、溝道遷移率、存儲(chǔ)窗口和開(kāi)關(guān)電流比分別達(dá)到了2.5V、5.68cm2/Vs、1.5V和1.8×105。經(jīng)24h保持時(shí)間后，開(kāi)關(guān)電流比依然保持在105，說(shuō)明所制備的Z