鈣鈦礦鐵電薄膜的制備及其表面微區(qū)電學(xué)性質(zhì)研究.pdf

1、河南大學(xué)博士學(xué)位論文鈣鈦礦鐵電薄膜的制備及其表面微區(qū)電學(xué)性質(zhì)研究姓名：郭惠芬申請學(xué)位級別：博士專業(yè)：凝聚態(tài)物理指導(dǎo)教師：杜祖亮20100401河南大學(xué)博十學(xué)位論文減小的趨勢明顯趨緩；通過接地的方式可以中和部分注入電荷；通過施加反向極化電場的方式可以擦除注入電荷。不同KFM掃描方向的研究顯示，在KFM成像的過程中，注入電荷在探針和薄膜間產(chǎn)生的電場可以導(dǎo)致注入電荷沿探針運動的方向發(fā)生漂移或擴散。在第四章，用脈沖電壓在BaTi03薄膜上構(gòu)筑了

2、九個點的點陣，在探針移動的軌跡上，我們發(fā)現(xiàn)了一種與點陣中的注入電荷異號的異常帶電現(xiàn)象。研究顯示，在探針路徑一定的情況下，這種異常電荷依賴于點陣中注入電荷的面密度；在點陣中注入電荷一定的情況下，這種異常電荷依賴于探針極化的路徑。我們認為這種與路徑有關(guān)的異常電荷是點陣中的注入電荷集體作用的結(jié)果：在探針寫極化的過程中，點陣中的所有注入電荷在探針與薄膜間產(chǎn)生了與外加脈沖電場反平行排列的電場，當這個電場大于某一值時將會導(dǎo)致異號電荷的注入。理論計算

3、的結(jié)果證明了我們以上關(guān)于異常電荷產(chǎn)生機制的正確性。點陣中的注入電荷的集體效應(yīng)不僅可以導(dǎo)致異常電荷的產(chǎn)生，還可能引起疇的反轉(zhuǎn)，造成信息的存儲錯誤，因此，寫極化過程中注入鐵電薄膜的電荷必須給以足夠的重視。我們可以通過設(shè)計合理的探針路徑等手段來減小注入電荷的集體效應(yīng)，增加存儲器的存儲密度。在第五章，用S01gel法制備了zr：Ti分別為0：100，10：90和25：75的PZT薄膜。結(jié)果顯示，這些薄膜均為具有四方相鈣鈦礦結(jié)構(gòu)的多晶顆粒膜，沒有

4、明顯的生長方向。隨著z晗量的增加，組成薄膜的顆粒尺寸逐漸減小，且疇的結(jié)構(gòu)也逐漸地由復(fù)雜的多疇結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變?yōu)閱萎牻Y(jié)構(gòu)。具有復(fù)雜多疇結(jié)構(gòu)的PbTi03薄膜的PFM研究顯示，在PFM測試過程中，增加測試交流電的振幅可以提高對鐵電疇結(jié)構(gòu)的分辨率，但同時也會導(dǎo)致鐵電疇的反轉(zhuǎn)。這種測試交流電導(dǎo)致的疇的反轉(zhuǎn)實驗顯示，PbTi03多晶薄膜具有“s或ps以下的極化反轉(zhuǎn)速度；在極化反轉(zhuǎn)過程中鐵電疇遵循向前生長機制；存在一個方向向下的鐵電疇優(yōu)先取向。在電場誘導(dǎo)的