mfs結(jié)構(gòu)器件用鈦酸鉍鈮鐵電薄膜制備與性能研究

1、分類號(hào)密級(jí)UDC編號(hào)桂林電子科技大學(xué)碩士學(xué)位論文題目MFS結(jié)構(gòu)器件用鈦酸鉍鈮鐵電薄膜制備與性能研究（英文）（英文）FabricationresearchonpropertiesofNbelementdoppedBi4Ti3O12utilizedinMFSstructuredevices研究生姓名:左偉華指導(dǎo)教師姓名、職務(wù)指導(dǎo)教師姓名、職務(wù):王華教授申請(qǐng)學(xué)位門類:工學(xué)碩士學(xué)科、專科、專業(yè):微電子學(xué)與固體電子學(xué)提交論文日期:2007年4月論

2、文答辯日期:2007年6月年月日萬方數(shù)據(jù)MFS結(jié)構(gòu)器件用鈦酸鉍鈮鐵電薄膜制備與性能研究I摘要基于MFS結(jié)構(gòu)鐵電器件的需要，以五氯化鈮、硝酸鉍、鈦酸丁酯等為基礎(chǔ)原料，采用溶膠－凝膠工藝（SolGel）制備了硅基（pSi）鈦酸鉍（Bi4Ti3O12）及其B位摻雜鈮元素的鈦酸鉍鈮Bi4Ti3xNbxO12x2（BTN，x=0.015、0.03、0.045、0.06、0.075）系列鐵電薄膜，通過兩者的對(duì)比，研究了退火工藝和鈮離子摻雜對(duì)Bi4T

3、i3O12鐵電薄膜微觀結(jié)構(gòu)、鐵電和介電性能的影響規(guī)律與機(jī)理，為探索高質(zhì)量、低成本Si基鐵電薄膜制備工藝提供有效途徑。通過X射線衍射、掃描電鏡等微觀分析手段和鐵電參數(shù)測(cè)試儀、低頻阻抗分析儀等鐵電、介電測(cè)試儀器，研究了退火工藝和摻鈮量對(duì)BTN薄膜生長(zhǎng)取向、相結(jié)構(gòu)、晶粒尺寸、表面形貌、剩余極化、矯頑電場(chǎng)、介電常數(shù)、介電損耗、電容電壓（CV）特性等的影響，成功制備出表面平整無裂紋，晶粒均勻，無焦碌石相或其它雜相隨機(jī)生長(zhǎng)的BTN系列薄膜，獲得了溶

4、膠凝膠低溫、低成本制備高質(zhì)量BTN鐵電薄膜的工藝方法，在保持良好介電性能的前提下提高了薄膜的鐵電性能。結(jié)果表明：退火溫度和Nb摻雜含量是BTN結(jié)構(gòu)與性能的關(guān)鍵影響因素。摻雜量為0.5%~2%（x=0.015、0.03、0.045、0.06、0.075）時(shí)，Bi4Ti3xNbxO12x2鐵電薄膜的剩余極化Pr值在14.33~19.01Ccm2之間，矯頑場(chǎng)Ec值在140~220kVcm之間，且電滯回線的矩形度較好。溫度過高（高于650℃）時(shí)

5、不利于剩余極化的提高，而溫度低于550℃則不利于鈣鈦礦相形成和晶粒的充分生長(zhǎng)，經(jīng)650℃退火處理、摻雜量x=0.60的BTN薄膜的剩余極化Pr最大，達(dá)到19.01Ccm2，而Ec值約為200kVcm，與相同襯底下Bi4Ti3O12薄膜10.8Ccm2的剩余極化相比，2%摻雜濃度的BTN60薄膜的鐵電性能有顯著提高。但Nb摻雜對(duì)Bi4Ti3O12的介電性能影響不明顯。650℃退火處理的摻鈮量x為0.06的BTN薄膜具有較好的介電性能。Ag