BST熱釋電薄膜漏電流特性及軟擊穿特性研究.pdf

1、BaxSr1-xTiO3（BST）薄膜具有介電系數(shù)高、介電損耗低、居里溫度可調(diào)以及熱釋電性高等優(yōu)點，在超高密度集成的動態(tài)隨機存儲器(DRAM)、微波調(diào)諧器件、非制冷紅外探測等領(lǐng)域有廣闊的應(yīng)用前景。在器件中，BST薄膜工作在外加直流電壓下，此時薄膜中存在的漏電流隨時間的增加而增加，直至發(fā)生介質(zhì)擊穿的軟擊穿現(xiàn)象，嚴(yán)重影響了薄膜器件的工作穩(wěn)定性和使用壽命。本論文采用射頻濺射法在Pt/Ti/SiO2/Si基片上制備Ba0.65Sr0.35TiO

2、3薄膜樣品，通過測試樣品的漏電流特性，認(rèn)清了BST薄膜中的漏電流機制，獲得了薄膜制備工藝與漏電流特性的關(guān)系，揭示了薄膜的軟擊穿特性，探討了軟擊穿的物理機制。
　　首先，通過測試BST薄膜的tI-（漏電流與時間）曲線，得到準(zhǔn)確的VI-（漏電流與施加電壓）曲線，揭示了BST薄膜在不同電場強度下的漏電流機制。當(dāng)外加電強度較小時，符合歐姆導(dǎo)電規(guī)律，當(dāng)外加電場強度較大時，符合空間電荷限制電流機制。
　　其次，通過不同緩沖層工藝條件下制

3、備的BST薄膜tI-特性的研究，得到了BST薄膜制備工藝與漏電流特性的關(guān)系，確定了優(yōu)化的緩沖層制備工藝。
　　再次，在Ni-Cr/BST/SRO結(jié)構(gòu)的樣品中觀察到電流瞬變現(xiàn)象，研究表明這是由于氧空位電荷在電極界面處聚集引起的，通過施加合適的反向電壓，在一定的作用時間下，可以使電流瞬變現(xiàn)象恢復(fù)到初始狀態(tài)。
　　最后，利用恒定電壓法，獲得了BST薄膜在不同偏壓、不同溫度下的軟擊穿特性：固定測試偏壓條件時，擊穿時間隨測試溫度升高而