鐵電薄膜、半導(dǎo)體薄膜應(yīng)力的x射線(xiàn)衍射表征與研究

1、分類(lèi)號(hào)密級(jí)UDC1注學(xué)位論文鐵電薄膜、半導(dǎo)體薄膜應(yīng)力的X射線(xiàn)衍射表征與研究（題名和副題名）王敬宇（作者姓名）指導(dǎo)教師姓名左長(zhǎng)明副教授電子科技大學(xué)成都（職務(wù)、職稱(chēng)、學(xué)位、單位名稱(chēng)及地址）申請(qǐng)學(xué)位級(jí)別碩士專(zhuān)業(yè)名稱(chēng)材料科學(xué)與工程論文提交日期2011.3論文答辯日期2011.5學(xué)位授予單位和日期電子科技大學(xué)答辯委員會(huì)主席評(píng)閱人年月日注1注明《國(guó)際十進(jìn)分類(lèi)法UDC》的類(lèi)號(hào)萬(wàn)方數(shù)據(jù)摘要I摘要隨著信息技術(shù)的迅猛發(fā)展，薄膜微電子元器件得到了前所未有的廣

2、泛使用。人們需要將具有各種不同性能的薄膜材料(例如：鐵電、半導(dǎo)體等性能)利用現(xiàn)代復(fù)合技術(shù)復(fù)合到一起，構(gòu)成具有各種優(yōu)異性能的復(fù)合材料體系。因此薄膜材料性能與制備的研究是目前國(guó)際上廣為關(guān)注的重要課題之一。在影響薄膜材料的諸多因素中，內(nèi)應(yīng)力絕對(duì)是不可忽視的一個(gè)重要因素。內(nèi)應(yīng)力的存在會(huì)直接影響薄膜材料的成品率、穩(wěn)定性和可靠性。此外，眾所周知，薄膜中的殘余應(yīng)力可能會(huì)造成薄膜的開(kāi)裂、表面形成小丘凸起或翹曲，導(dǎo)致鐵電薄膜失效；而半導(dǎo)體薄膜材料的能量帶

3、隙也會(huì)受到內(nèi)應(yīng)力的影響。本文首先從薄膜中內(nèi)應(yīng)力對(duì)元器件的影響、內(nèi)應(yīng)力的成因模型及影響內(nèi)應(yīng)力的因素等幾個(gè)方面對(duì)薄膜應(yīng)力研究進(jìn)行了概述。并基于此，提出了本文的研究目的，即通過(guò)對(duì)薄膜應(yīng)力的研究，改善薄膜性能，進(jìn)而提高元器件的可靠性和穩(wěn)定性。隨后對(duì)目前常用的薄膜應(yīng)力測(cè)試方法進(jìn)行了回顧，由于X射線(xiàn)衍射的無(wú)損檢測(cè)特性以及較高的精度，本文選擇X射線(xiàn)衍射作為薄膜應(yīng)力表征的主要手段。本文的重點(diǎn)是利用Ψ掃描、高分辨倒易空間、掠入射、極圖等不同的X射線(xiàn)應(yīng)力測(cè)

4、試方法分別對(duì)帶STO緩沖層的YBCO薄膜、BST鐵電薄膜、ZnO半導(dǎo)體薄膜中的應(yīng)力進(jìn)行了表征，本文不僅利用X射線(xiàn)應(yīng)力測(cè)量的傳統(tǒng)方法測(cè)量了BST鐵電薄膜中的殘余應(yīng)力，而且將倒易空間圖、掠入射的方法成功的應(yīng)用于高度織構(gòu)的YBCO薄膜以及ZnO半導(dǎo)體薄膜的應(yīng)力測(cè)量，并對(duì)薄膜中的應(yīng)力與薄膜的微結(jié)構(gòu)以及性能之間的關(guān)系做了一定的討論，由對(duì)YBCO薄膜的研究可知，在STO緩沖層上制備的YBCO薄膜的織構(gòu)情況及外延生長(zhǎng)相較直接在LAO基片上制備的YBC

5、O薄膜來(lái)說(shuō)更好；由對(duì)BST鐵電薄膜殘余應(yīng)力的研究可知，薄膜中的應(yīng)力為三維應(yīng)力，并且在整個(gè)退火過(guò)程中面內(nèi)應(yīng)力都是各向異性的；ZnO半導(dǎo)體薄膜的應(yīng)力研究展示了薄膜內(nèi)壓應(yīng)力與拉應(yīng)力的變化規(guī)律；對(duì)各樣品ca值的計(jì)算揭示了制備的薄膜與理想的六方密積堆結(jié)構(gòu)接近，對(duì)比常規(guī)XRD(002)衍射峰與掠入射(100)衍射峰的搖擺曲線(xiàn)半高寬，得出ZnO薄膜鑲嵌塊的傾斜小于扭轉(zhuǎn)，即ZnO薄膜垂直晶格方向排列比面內(nèi)更加有序。通過(guò)倒易空間掃描分析，了解到基片不完美