氧化物薄膜應(yīng)力的X射線衍射表征與研究.pdf

1、氧化物薄膜由于其豐富的物理性質(zhì)可廣泛地被用于微電子學(xué)，光電子學(xué)以及微電子機(jī)械系統(tǒng)等領(lǐng)域。信息時(shí)代的發(fā)展要求電子器件集成化，導(dǎo)致了傳統(tǒng)的體材器件向薄膜化器件、分離器件向集成化器件轉(zhuǎn)變。氧化物薄膜的微結(jié)構(gòu)、應(yīng)變、形貌以及性能等都會(huì)影響薄膜器件和系統(tǒng)的性能。
　　本文采用了Sin2Ψ和高分辨倒易空間等X射線衍射應(yīng)力測(cè)試方法對(duì)BST、CFO和YBCO氧化物薄膜中的應(yīng)力進(jìn)行了表征，并對(duì)薄膜中的應(yīng)力與薄膜的微結(jié)構(gòu)和性能之間的聯(lián)系進(jìn)行了研究。研

2、究?jī)?nèi)容如下：
　　1）用射頻濺射在Pt/SiO2/Si(100)基片上制備250nm左右的BST薄膜，然后對(duì)其進(jìn)行不同溫度（550℃、600℃、650℃、700℃、750℃）的常溫退火處理。研究發(fā)現(xiàn)經(jīng)過(guò)退火處理的BST薄膜均為鈣鈦礦結(jié)構(gòu)，面內(nèi)應(yīng)力都為張應(yīng)力，且面內(nèi)應(yīng)力存在各向異性,而表面應(yīng)力及切應(yīng)力為壓應(yīng)力。薄膜內(nèi)部的晶粒生長(zhǎng)趨勢(shì)和薄膜表面的晶粒生長(zhǎng)趨勢(shì)相一致。
　　2）用分子束外延的方法在BTO/STO基片上制備了CFO薄

3、膜。研究CFO薄膜的微結(jié)構(gòu)、殘余應(yīng)力隨不同沉積時(shí)間的變化。隨后又研究了不同沉積時(shí)間的CFO薄膜的磁性能以及微結(jié)構(gòu)和應(yīng)力對(duì)磁性能的影響。結(jié)果表明，CFO薄膜具有穩(wěn)定的晶體結(jié)構(gòu)，隨著沉積時(shí)間的增加，薄膜（00L）取向的衍射峰發(fā)生了右移且衍射峰的強(qiáng)度也逐漸增強(qiáng)。在薄膜的生長(zhǎng)過(guò)程中，經(jīng)歷了一個(gè)張應(yīng)變逐漸向壓應(yīng)變的轉(zhuǎn)變的過(guò)程，且CFO薄膜存在很強(qiáng)的磁各向異性。
　　3）用MOD方法在LAO基片上沉積不同厚度的YBCO薄膜。研究隨著薄膜厚度的