氧化物異質(zhì)外延過程中應(yīng)變研究.pdf

1、氧化物薄膜由于其豐富的物理性質(zhì)可廣泛地被應(yīng)用于微電子學(xué)、光電子學(xué)和微電子機械系統(tǒng)等領(lǐng)域，對其制備工藝和生長控制的研究愈加受到重視。本論文基于激光分子束外延的基本原理，以高能電子反射為主要監(jiān)測工具，對氧化物薄膜特別是鐵電氧化物薄膜異質(zhì)外延過程中應(yīng)變行為及其控制方法進行了系統(tǒng)的研究，并取得了一系列有意義的結(jié)果，主要包括以下內(nèi)容：
　　利用反射高能電子衍射（RHEED）的信息對薄膜結(jié)構(gòu)進行分析。RHEED是動態(tài)的分析薄膜生長有力監(jiān)測工具

2、，從RHEED的衍射圖案和衍射圖形的強度振蕩曲線可以讀取薄膜生長的模式和應(yīng)變過程。從生長模式上看，可以分析如層狀生長，層島結(jié)合生長，島狀生長，織構(gòu)以及這幾種生長模式的轉(zhuǎn)變過程；從監(jiān)測應(yīng)變釋放上看，可以通過精細分析衍射點的間距得到具體的應(yīng)變釋放過程。
　　氧化物薄膜異質(zhì)外延應(yīng)變行為的理論預(yù)測和解釋。對于晶格失配較小的外延體系（如BaTiO3/SrTiO3~2.18％），薄膜以層狀方式進行生長，臨界厚度和應(yīng)變釋放過程可以用經(jīng)典的Mat

3、thews-Blakeslee公式進行預(yù)測；對于晶格失配較大的體系（如 MgO/SrTiO3~8%），薄膜以島狀方式進行生長，應(yīng)變釋放過程可以由彈性應(yīng)變島的理論體系進行解釋。對于具有生長模式轉(zhuǎn)變的體系，可以由上述理論結(jié)合RHEED分析不同階段的應(yīng)變過程和與之對應(yīng)的生長模式。
　　通過理論預(yù)測和RHEED的檢測，控制氧化物薄膜生長，特別是控制鐵電氧化物薄膜生長中的應(yīng)變行為。(1)計算了各種晶格失配度體系的臨界厚度，并與實驗觀察值進行