溶膠-凝膠法制備Nb-SrTiO-,3-和LaNiO-,3-鐵電電極薄膜.pdf

1、鐵電薄膜由于其在集成電路和其它功能器件中的應(yīng)用，受到了越來越多的關(guān)注。在這些應(yīng)用中，制備集成鐵電薄膜優(yōu)質(zhì)的緩沖層薄膜和底電極薄膜顯得尤為重要。為此，近年來人們開始研究與鐵電薄膜具有相近結(jié)構(gòu)，且化學(xué)和熱穩(wěn)定性較好的半導(dǎo)、導(dǎo)電金屬氧化物。鈦酸鍶(SrTiO3)與多數(shù)鐵電材料的晶格結(jié)構(gòu)和化學(xué)相容性匹配良好，摻雜的SrTiO3在還原燒結(jié)后可獲得較好的半導(dǎo)化性能，是基底與鐵電材料間良好的緩沖層材料。另外，LaNiO3的晶體結(jié)構(gòu)是一種贗立方鈣鈦礦結(jié)

2、構(gòu)，與目前廣泛研究的鐵電薄膜(PZT、BST等)具有類似的晶體結(jié)構(gòu)和良好的晶格匹配性，它還具有高的化學(xué)和熱穩(wěn)定性，因而被公認(rèn)為鐵電薄膜器件理想的電極材料之一。因此，本文開展了溶膠，凝膠法制備摻鈮鈦酸鍶(Nb-SrTiO3)薄膜和LaNiO3薄膜的研究。主要內(nèi)容如下： 1、以鈦酸丁酯、乙酸鍶和自制的Nb-檸檬酸乙二醇無水溶液為原料，制備出Nb- SrTiO3前驅(qū)液，研究了用水量、乙酸、乙二醇等組分加入量對前驅(qū)液性能的影響。

3、 2、用旋涂法在Si(100)襯底上制備了摻鈮鈦酸鍶薄膜。研究了退火溫度、退火方式、薄膜厚度等不同工藝條件對Nb- SrTiO3薄膜性能的影響，運(yùn)用XRD、SEM、白光干涉、四探針測試等分析手段表征薄膜的性能。分析結(jié)果表明：在Si襯底上涂覆3層(厚度約150nm)，以常規(guī)燒結(jié)速率于750℃下還原燒結(jié)30min，制備出了性能良好的SrTi0.95Nb0.05O3薄膜，其室溫電阻率約為47×10-3Ω.cm，SEM分析表明薄膜具有良好的表面

4、形貌，白光干涉測得其表面粗糙度為1.93nm。 3、研究了施主摻雜對薄膜電性能的影響。實(shí)驗(yàn)表明，施主(Nb5+)摻雜量的大小對薄膜半導(dǎo)化的程度有明顯影響，在摻雜量為5.0％時(shí)，薄膜的電性能較好。在SrTiO3中鈮離子替代鈦位可使SrTiO3實(shí)現(xiàn)n型摻雜，增加了載流子濃度，提高了材料的電導(dǎo)率。 4、采用溶膠凝膠方法在Si(100)襯底上制備了(100)取向的LaNiO3導(dǎo)電氧化物薄膜。研究了不同退火溫度、退火時(shí)間、薄膜厚度