鈦酸鍶鋇鐵電薄膜的制備及微細加工.pdf

1、鈦酸鍶鋇（BST）系薄膜由于其在IC-Capacitors，VLSI-DRAMs、FRAM等電容存儲器，紅外熱釋電成像器件等諸多領域的潛在應用價值，成為目前國內外鐵電薄膜研究的熱點。本文采用Sol-Gel工藝，在Pt/TiO2/Si和ITO/Glass不同襯底上成功的制備了呈鈣鈦礦四方相結構，室溫下具有優(yōu)良鐵電、介電性能的BST薄膜。討論了熱處理工藝參數(shù)，底電極材料，Ba、Sr組分比三個基本因素對BaxSr1-xTiO3薄膜電學性能的影

2、響。另外，采用化學修飾的Sol-Gel工藝，制備了感光性BST溶膠及其凝膠薄膜，研究了感光性溶膠及其凝膠薄膜的光感應機理，提出了利用凝膠薄膜光感應特性制備BST薄膜的微細圖形加工的新方法。研究發(fā)現(xiàn)：1．晶化溫度在650℃以上時，在Pt/TiO2/Si襯底上制備的BST薄膜具有完整的四方相ABO3鈣鈦礦結構。BST薄膜結晶程度的增加，晶粒尺寸的增大都有利于提高薄膜的鐵電、介電性能。采用750℃晶化保溫2h的Ba0.8Sr0.2TiO3薄膜

3、樣品具有優(yōu)良的鐵電、介電性能：剩余極化強度Pr為5.84μC/cm2、矯頑場強Ec為38kV/cm、10kHz頻率下介電常數(shù)εr為708，介電損耗tanδ為0.12。2．在ITO/glass和Pt/TiO2/Si襯底上制備的BST薄膜電學性能隨晶化溫度升高的變化趨勢基本相同。在相同熱處理工藝條件下（晶化溫度600℃，保溫1h），Pt底電極上制備的BST薄膜的鐵電、介電性能優(yōu)于ITO襯底上制備的BST薄膜。3．Ba/Sr組分比在6/4～1

4、0/0的變化范圍內，Ba/Sr組分比為7/3的薄膜介電特性較好，介電常數(shù)εr最大，10kHz頻率下，介電常數(shù)εr為：778，介電損耗tanδ為：0.1；Ba/Sr組分比為8/2的薄膜的鐵電特性最好，剩余極化強度Pr為5.33μC/cm2，矯頑場強Ec為79kV/cm。4．在以苯酰丙酮BzAcH為化學修飾劑制備的BST8/2溶膠及凝膠薄膜中，Ti4+與BzAcH發(fā)生螯合反應，Ba2+，Sr2+不參與螯合反應。通過一定的水解、聚合反應后，最