材料分析测试课程设计BSTNiFe2O4复合薄膜的表征.docVIP

材料分析测试方法 课程设计（论文） 题目： BST/NiFe2O4复合薄膜的表征 学 院 材料科学与工程 专 业 材料科学与工程 班 级 材 107 学 生 曹树鹏 学 号 3100101212 指导教师 严富学 起止时间 2013.1.4---1.8 2012 年 秋季 学期 材料分析测试方法课程设计任务书 材料科学与工程系 材料专业 材料107班 第4组 曹树鹏 课程设计题目： BST/NiFe2O4复合薄膜的表征 课程设计内容要求： 1.针对材料分析测试课题，选择适当的测试方法、实验仪器、实验参数和试样制备方法等，设计出一套切实可行的实验方案和实验步骤，并说明选择依据和测试注意事项。 2.结合实验室条件，制备满足分析测试要求的样品，并上机进行实验测定，分析处理实验数据，对实验结果进行分析讨论。 3.完成4千字以上课程设计论文一篇。论文包括前言、实验方法、实验结果、结论、参考文献等项内容。 学生（签名） 2013 年 01 月 08 日 材料分析测试方法课程设计评语 指导教师（签名） 年 月 日 目 录 第一章 前 言 1 1.1 综述 1 1.2 BST薄膜简介 1 1.3 NiFe2O4薄膜简介 3 第二章 实验方法 4 2.1 实验材料制备方法 4 2.2 实验设备 5 2.3 实验方法与步骤 6 第三章 实验结果与分析 8 3.1 BST薄膜结晶情况随温度变化情况 8 3.2 薄膜样品的晶体结构分析 9 3.3 薄膜样品形貌分析 10 3.4 薄膜性能分析 12 第四章 结 论 14 参考文献 15 附 录 16 第一章 前 言 1.1 综述 铁电薄膜是指具有铁电性且厚度为数十纳米到数微米的薄膜材料，它具有良好的铁电性、压电性、热释电性、电光及非线性光学特性等，可广泛应用于微电子学、光电子学、集成光学和微电子机械系统等领域，是目前高新技术研究的前沿和热点之一[1]。铁电薄膜种类较多，其中，BST薄膜由于具有非线性强、漏电流小、不易疲劳、居里温度在100--400 K范围内可调等特点，而且用途广泛，因而我国和美、英、俄、日、韩等国研究人员对BST薄膜的制备、组成、结构、性能及应用等方面进行了大量研究，并取得了一些令人振奋的进展[2]。本文针对BST/NiFe2O4复合薄膜材料表征作以介绍。 1.2 BST薄膜简介 钛酸锶钡(BST)是钛酸钡（BaTiO3）（SrTiO3）BST 是典型的钙钛矿结构(ABO3 ) 的钙钛矿结构(ABO3) ，其结构示意图如图 1.1 所示：A 位由离子半径较大的 Ba2+和 Sr2+占据， B 位由离子 半径较小的 Ti4+占据，六个面心位置则由Ti4+位于此八面体中心。 图 1.1 BST(钛钙矿)结构示意图 BST的研究主要集中在其制备方法、性能及与铁电集成等方面，其中关于BST薄膜的制备技术、BST薄膜的微观结构(晶粒大小、形貌和取向、薄膜的厚度)与电性能(介电、铁电、压电和疲劳性能等)的关系、BST薄膜相结构的热演化机制、界面特性、疲劳机制等已有大量的研究。 相应的BST铁电集成应用研究比较集中的方向，主要体现在红外传感器、动态随机存储器(DRAM)、非挥发性存储器 (FeRAM)、红外探测器、热敏电容器和介质移相器等方面[3]。 随着微电子集成技术的高速发展，器件所需的薄膜厚度越来越小。但是，研究发现当薄膜厚度较小时，会产生一系列的消极影响，如介电常数降低、导致疲劳现象等，尤其是介电常数随薄膜厚度的降低而急剧减小这一现象对可调微波器件和 DRAM 的发展带来的影响甚为严重。介电常数和薄膜厚度这种强烈的依赖关系是由薄膜和金属电极 (Pt,Au 等)发生互扩散后界面处产生的低介电常数的“Dead layer”引起的，一般可以用“串联电容模型”来解释[4]。 1.3 NiFe2O4薄膜简介 铁氧体,顾名思义为铁的氧化物,源于以Fe3O为主要成分的磁铁矿,这是世界上应用最早的非金属磁性材料。早期铁氧体是含氧化铁的