ZnSnO3鐵電薄膜的制備與性能研究.pdf

1、鐵電薄膜具有壓電、鐵電、介電、熱釋電、光電效應(yīng)以及非線性光學(xué)效應(yīng)等多種特征，被普遍應(yīng)用于微電子設(shè)備的生產(chǎn)中。人們利用這些性能制作各種功能器件，包括存儲(chǔ)器件、傳感和換能器件、光電子器件等。如今，鈣鈦礦材料還是人們爭(zhēng)相研究的熱點(diǎn)。但是，傳統(tǒng)的鈣鈦礦鐵電薄膜如PZT制作的器件存在許多不足，如尺寸效應(yīng)、界面問(wèn)題、兼容性問(wèn)題以及含Pb氧化物帶來(lái)的環(huán)境污染等，不僅制約了集成器件的可靠性和壽命，而且大大阻礙了鐵電薄膜的成長(zhǎng)。
　　最近一種具有L

2、iNbO3結(jié)構(gòu)的ZnSnO3表現(xiàn)出了鐵電性，LiNbO3是一種自發(fā)極化最大（約70-80μC/cm2）的鐵電材料之一，空間群R3c，是一種優(yōu)秀的鐵電材料。ZnSnO3是一種新型功能材料，由于它具備的鐵電性、氣敏特性、光催化特性等，普遍用作TCO玻璃、氣敏傳感器等，具有很好的研究和應(yīng)用的價(jià)值。
　　本文選用LiNbO3型 ZnSnO3作為研究對(duì)象。采取脈沖激光沉積法（PLD），分別在Pt/Si襯底和藍(lán)寶石襯底上制備ZnSnO3薄膜，

3、研究了薄膜與半導(dǎo)體材料Si和Al2O3的集成。主要研究了制備薄膜的工藝。同時(shí)對(duì)ZnSnO3薄膜的電學(xué)性能進(jìn)行了測(cè)試分析。本文的主要工作和結(jié)論如下：
　　1、本文采取PLD法在Pt/Si襯底上制備ZnSnO3薄膜，探索了薄膜生長(zhǎng)的最佳工藝。研究表明當(dāng)氧分壓、沉積溫度、激光能量和緩沖層對(duì)ZnSnO3薄膜的性能有顯著的影響。30 Pa氧分壓下，薄膜的漏電流較小，結(jié)晶質(zhì)量最好；在600℃時(shí)，薄膜表現(xiàn)出單一的（006）取向，與ZnSnO3單

4、晶材料衍射峰位置一致。120 mJ激光能量下制備的ZnSnO3薄膜結(jié)晶質(zhì)量最好，薄膜的表面形貌也最好，粗糙度最低。引入 ZnO緩沖層，對(duì)ZnSnO3薄膜的結(jié)晶質(zhì)量和電學(xué)性能有明顯的提升，漏電流密度降低了1個(gè)數(shù)量級(jí)。
　　2、除了Pt/Si襯底，在藍(lán)寶石襯底直接沉積了ZnSnO3薄膜，薄膜出現(xiàn)了ZnSnO3的（006）衍射峰，采用ZAO作為底電極，粗糙度RMS為2.23 nm，薄膜表面平整致密。同時(shí)研究了薄膜漏電流與退火工藝的關(guān)系，