PZT薄膜漏電性能研究.pdf

1、鋯鈦酸鉛(Pb(ZrxTi1-x)O3，簡寫為PZT)薄膜是一種極具發(fā)展前景的電子功能薄膜，它具有剩余極化大、介電常數(shù)大、使用溫度范圍廣等優(yōu)點，被廣泛的應用于非揮發(fā)鐵電存儲器、傳感器、微致動器、紅外探測器、電光調制器等方面。制備高度致密、表面平整光滑、低漏電特性的PZT薄膜材料，是研制PZT基薄膜器件的重要基礎。由于薄膜材料的漏電流特性直接反映出電子功能薄膜材料的電學性能，因此研究PZT薄膜材料漏電特性，是解決PZT薄膜性能提升以及薄膜

2、器件研制的重要技術手段。本論文針對PZT薄膜的漏電行為，開展如下研究工作：
　　1.研究射頻磁控濺射法制備工藝對生長在Pt/Ti/SiO2/Si基片上的PZT薄膜的微觀結構、形貌和性能的影響，并結合PZT缺陷化學行為對其進行理論分析。結果表明，濺射氣氛、退火氣氛、退火溫度和時間對薄膜的結構形貌成分會產生較大的影響，從而影響到漏電流與其它電學性能。在濺射氣氛 Ar/O2=45:0.65、退火氣氛Ar/O2=1:1、650℃下退火60

3、s的PZT薄膜結構致密，表面平整，具有最小的漏電流密度和最佳的介電、鐵電性能。
　　2.對最佳工藝下制備的PZT薄膜電流密度-電壓（J-V）特性、電流密度-時間（J-t）特性進行測試，分析PZT薄膜導電機制。研究結果表明在電壓低于VT（~1.8V）時薄膜為歐姆導電機制；當電壓高于轉變電壓VT低于陷阱填充限制電壓VTFL，即VT

4、電機制的轉變會導致薄膜J-t特性的變化。
　　3.分析測試了PZT薄膜的漏電流溫度特性，進一步說明了PZT薄膜的導電機制，并給出了PZT薄膜費米能級的位置。研究結果表明在電壓低于VT（~1.8V）時，薄膜的漏電流隨溫度的升高而增加，這是由于溫度升高導致載流子濃度增加的結果，與歐姆導電機制相符，同時結合不同溫度下的漏電流大小，并通過載流子濃度與溫度的關系式，計算出PZT薄膜費米能級位于導帶下0.6624eV處；當電壓高于轉變電壓VT