硅基鐵電電容器導(dǎo)電阻擋層的研究.pdf

1、采用磁控濺射法（magnetron sputtering），在Si基片上制備了可用于鐵電存儲(chǔ)器集成中的導(dǎo)電阻擋層Ni-Al薄膜和Ti-Al薄膜，結(jié)合溶膠-凝膠法（Sol-Gel）制備了Pt/La0.5Sr0.5CoO/Pb（Zr0.4Ti0.6）O3/La0.5Sr0.5CoO/Ni-Al/Si（Pt/LSCO/PZT/LSCO/Ni-Al/Si）和Pt/La0.5Sr0.5CoO/Pb（Zr0.4Ti0.6）O3/La0.5Sr0.5

2、CoO/Ti3Al/Si（Pt/LSCO/PZT/LSCO/Ti3Al/Si）結(jié)構(gòu)的鐵電電容器。在SrTiO3（STO）基片上制備了LaNiO3/Pb（Zr0.4Ti0.6）O3/LaNiO3（LNO/PZT/LNO）鐵電電容器。利用X射線衍射儀（XRD）、反射式高能電子衍射儀（RHEED）、原子力顯微鏡（AFM）、透射電子顯微鏡（TEM）、鐵電測(cè)試儀（Precision LC unit）對(duì)薄膜樣品的結(jié)構(gòu)、表面形貌、不同層間的界面以及鐵

3、電電容器的鐵電性能進(jìn)行了研究。
　　 研究發(fā)現(xiàn)，沉積功率對(duì)Ni-Al薄膜的結(jié)晶狀態(tài)有很大影響，在高功率下為多晶態(tài)，在低功率下為非晶態(tài)。不同結(jié)晶狀態(tài)的Ni-Al薄膜的抗氧化能力不同，非晶Ni-Al薄膜表現(xiàn)出了優(yōu)良的抗氧化性能，而多晶Ni-Al薄膜不具有抗氧化性。以非晶Ni-Al薄膜為導(dǎo)電阻擋層的鐵電電容器具有良好的鐵電性能，測(cè)量電壓為5V時(shí)，剩余極化強(qiáng)度（Pr）為22μC/c㎡，而矯頑電壓（Vc）為1.15V，抗疲勞特性及保持特性

4、均良好，說明，非晶Ni-Al薄膜可以作為Si基鐵電存儲(chǔ)器集成中的導(dǎo)電阻擋層。
　　 沉積溫度對(duì)Ti3Al薄膜的結(jié)晶狀態(tài)有很大的影響，低溫下（300℃以下），Ti3Al薄膜開始在Si（111）襯底上結(jié)晶，而在較高溫度下（500℃），Ti3Al薄膜在Si襯底上是沿（001）高度擇優(yōu)取向（高取向）生長(zhǎng)的。以高取向Ti3Al薄膜為導(dǎo)電阻擋層的鐵電電容器鐵電性能良好，特別是剩余極化強(qiáng)度（Pr）很大，測(cè)量電壓為5V時(shí)，Pr高達(dá)321μC/c

5、㎡，而矯頑電壓（Vc）較小，僅為1.0V。
　　 實(shí)驗(yàn)研究了SrTiO3（STO）襯底上，以室溫生長(zhǎng)的LaNiO3（LNO）為底電極的LNO/PZT/LNO鐵電電容器的結(jié)構(gòu)及性能。為了比較，同時(shí)制備了以250℃生長(zhǎng)的LNO為底電極的PZT鐵電電容器。研究發(fā)現(xiàn)，不同的LNO底電極對(duì)PZT鐵電電容器的鐵電性能影響很大。當(dāng)測(cè)量電壓為5V時(shí)，以室溫生長(zhǎng)的LNO為底電極的電容器的Pr和Vc分別為20μC/c㎡和1.67V，而以250℃生長(zhǎng)