高分子輔助沉積法在鎳基板上制備的BaTiO3薄膜的漏電特性研究.pdf

1、本文利用高分子輔助沉積法(PAD)在Ni基板上制備BaTiO3薄膜,對(duì)其漏電流進(jìn)行了測(cè)試與分析,分別利用Frankel-Pool emission, Space Charge Limited Current(SCLC)與 Schottky emission等機(jī)制來(lái)描述,分析得到了薄膜的結(jié)構(gòu)特征及能帶圖。得到BTO薄膜內(nèi)部主要以氧空位缺陷電離的電子為主要載流子,BTO/Ni界面因氧化鎳緩沖層的分解及鎳基板與BTO薄膜的擴(kuò)散而呈現(xiàn)歐姆接觸。

2、BTO薄膜的電子遷移率為μ=0.001cm2/Vs,根據(jù)其漏電流計(jì)算得到BTO薄膜內(nèi)的載流子濃度大約為Nt=1.222×1015/cm3,薄膜內(nèi)的雜質(zhì)能級(jí)為Ec-Et=0.26eV,由此我們確定薄膜內(nèi)部的缺陷主要為氧空位。在負(fù)電壓下漏電機(jī)制為肖特基導(dǎo)電機(jī)制,通過(guò)不同溫度的漏電流,根據(jù)公式的到Au/BTO界面有效勢(shì)壘為0.30eV。利用一階線性電路對(duì)薄膜分析,測(cè)試其J-t曲線,計(jì)算得到薄膜界面電阻與體電阻大小及隨電壓變化趨勢(shì),得到結(jié)果與實(shí)

3、驗(yàn)及理論相符合。利用分步退火法對(duì)薄膜進(jìn)行退火,避免了Ni基板被氧化,同時(shí)降低了薄膜的氧空位,降低了薄膜漏電流。對(duì)薄膜緩沖層進(jìn)行研究,利用不同厚度的緩沖層,通過(guò)使其在制備過(guò)程中的分解降低薄膜氧空位。實(shí)驗(yàn)得到在5％H2O2的50℃水浴中氧化2h效果最好。對(duì)薄膜進(jìn)行富鈦摻雜,多余的Ti在薄膜中以TiO2的形式存在,鈦摻雜一方面可以對(duì)氧進(jìn)行固定,減少氧空位,同時(shí)其摻雜為P型摻雜,與氧空位形成的N型導(dǎo)電相復(fù)合,減小薄膜漏電。同時(shí)薄膜中的Ti離子含