鑭鍶鈷氧薄膜的脈沖激光沉積法制備及電性能測(cè)試.pdf

1、鐵電薄膜集成器件是當(dāng)代信息科學(xué)技術(shù)的重要前沿之一,而鈣鈦礦結(jié)構(gòu)的鐵電薄膜與導(dǎo)電薄膜的異質(zhì)結(jié)構(gòu)是集成鐵電器件的核心.為了使鐵電薄膜能更好地應(yīng)用于集成器件,選用合適的方法制備制備合適的電極是非常重要的,電極層的性能直接決定了鐵電薄膜材料性能的優(yōu)劣.本論文的主要任務(wù)就是用脈沖激光法在不同的襯底上沉積導(dǎo)電鈣鈦礦結(jié)構(gòu)氧化物L(fēng)a<,0.5>Sr<,0.5>CoO<,3>薄膜,并對(duì)生長出薄膜的結(jié)晶程度、表面形貌及導(dǎo)電性能進(jìn)行了測(cè)試及分析.以實(shí)現(xiàn)應(yīng)用于

2、集成鐵電器件,達(dá)到電極與鐵電薄膜界面的結(jié)構(gòu)匹配,延長鐵電集成器件的壽命.本文用脈沖激光沉積法在Si襯底、SiO<,2>/Si襯底、Pt/Ti/SiO<,2>/Si襯底、LaAlO<,3>襯底四種襯底上制備了La<,0.5>Sr<,0.5>CoO<,3>薄膜.結(jié)晶程度及表面形貌測(cè)試結(jié)果顯示LaAlO<,3>襯底上生長的薄膜晶化程度和生長情況最好,其次為Pt/Ti/SiO<,2>/Si襯底上生長的薄膜,在鍍膜溫度為600℃,鍍膜氧壓為50P

3、a條件下,Si襯底和SiO<,2>/Si襯底上的薄膜晶化程度也已很好.而Si襯底、SiO<,2>/Si襯底及Pt/Ti/SiO<,2>/Si襯底上生長的薄膜都有不同程度的微裂紋產(chǎn)生.經(jīng)過爐內(nèi)退火(in-situ)處理的薄膜樣品產(chǎn)生微裂紋的程度有所減輕,層層蒸鍍,并經(jīng)過in-situ處理的薄膜樣品表面形貌顯著改善.而爐外后退火(ex-situ)處理對(duì)薄膜沒有改善.晶格匹配、熱膨脹系數(shù)的匹配是獲得生長良好薄膜的關(guān)鍵因素.La<,0.5>Sr

4、<,0.5>CoO<,3>薄膜電性能的測(cè)試顯示電阻率與結(jié)晶程度、表面形貌密切相關(guān).但Pt/Ti/SiO<,2>/Si襯底上生長的薄膜雖然也存在微裂紋,電阻率卻最低,其原因可能在于薄膜厚度薄,在進(jìn)行薄膜表面電阻測(cè)量時(shí),電子穿透La<,0.5>Sr<,0.5>CoO<,3>薄膜從Pt膜上傳輸走了.本文還研究了傾斜襯底上La<,0.5>Sr<,0.5>CoO<,3>薄膜和另外一種鈣鈦礦結(jié)構(gòu)氧化物L(fēng)a<,0.67>Ca<,0.33>MnO<,3

5、>薄膜的電阻各向異性效應(yīng),結(jié)果顯示,傾斜襯底上生長的La<,0.5>Sr<,0.5>CoO<,3>薄膜和La<,0.67>Ca<,0.33>MnO<,3>薄膜都有電阻各向異性效應(yīng),并且隨著襯底的傾斜角度的增大,各向異性越明顯,這與傾斜襯底上薄膜的各向異性生長有關(guān).此外,我們還發(fā)現(xiàn)了傾斜襯底上La<,0.5>Sr<,0.5>CoO<,3>薄膜的激光感生電壓(LITV)效應(yīng),以及La<,0.5>Sr<,0.5>CoO<,3>薄膜的氣敏效應(yīng).