退火温度对铁电薄膜钛酸锶钡的影响.pdfVIP

第27卷第1期 陶瓷学报 V01．27．No．1 2006年3月 JOURNALOFCE]RAMICS Mar．2006 文章编号：1000—2278(2006)01-0092—05 退火温度对铁电薄膜钛酸锶钡的影响 韦其红1赵振华2付兴华1侯文萍1 (1．济南大学材料科学与工程学院，250022；2．济南市城建材料开发服务中心，250032) 捅要 c12晶粒发育完善、清晰，晶粒与晶粒之间比较紧密，且存在微畴区域。 退火处理的薄膜介电性能最佳；TEM分析表明：750 关键词：BST，退火，x射线衍射，介频谱 中图分类号：TQl74．758文献标识码：A 促进晶核的生长，提高晶体的质量[I翻。 1引言 退火对薄膜结构和性能的影响，国内外已经有研 究报道，但仍有许多问题需要解决，如薄膜材料与读 铁电薄膜是指具有铁电性且厚度为数十纳米到 出电路的集成工艺中薄膜与读出电路的兼容性等，由 数微米的薄膜材料，它具有良好的铁电性、压电性、热 于si电路不能承受较高的温度，故退火温度不能过 释电性、电光及非线性光学等特性，可广泛应用于微 高，以至电路因高温而失效。因此，退火工艺显得尤其 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。铁电薄 和性能的影响进行研究。 膜种类较多，常见的有BaTiO。(BT)、SrTiO。(ST)、(Ba， 2样品的制备及测试 Sr)Ti03(BST)、Pb(Zr，Ti)O。(PZT)、(Pb、La)Ti03(PLT)、 (Pb，La)(Zr，Ti)03(PLZT)、SrBi2Ta209(SBT)等，其中BST 薄膜具有介电常数高、非线性强、漏电流小、不易疲 2．1溶胶与薄膜的制备 劳、居里温度可调等特点，广泛用于动态随机存储器 溶胶一凝胶技术是制备BST薄膜的一种湿化学 方法。该方法是在溶液中进行，均匀度高，对多组分其 (DRAM)、热释电红外探测器、介质移相器、H2探测器 等器件，并且是微电子工业中动态随机存取存储器和 均匀度可达分子或原子级，烧成温度比传统烧结方法 集成微波器件等的最佳候选材料。完整的ABO。型钙 有较大的降低，化学计量比准确，易于改性，掺杂量的 钛矿结构BST薄膜具有优良的铁电性能，但是BST范围加宽，且工艺简单易于大面积成膜，成本低。将 薄膜的晶相在生长过程并非完全生长成钙钛矿结构， 而可能为其他晶相，如六角石相(焦绿石相)。为了使 比溶入适量的醋酸，用乙酸和乙醇的混合溶液进行稀 其转化为钙钛矿相，需要对薄膜进行退火处理，同时 释，加入钛酸四丁酯TBT，加热充分搅拌均匀，同时加 在退火过程中可以减小薄膜的空隙率，降低内应力， 入鳌合剂乙酰丙酮和表面活性剂丙三醇，形成清澈的 收稿日期：2005—10-25 作者简介：韦其红，女，硕士生 《陶瓷学报}2006年第1期 溶胶(前躯体溶液)。衬底为(100)取向的单晶硅首先 使表面氧化形成SiO：层，采用溶胶一凝胶法旋涂 TiO：过渡层，然后直流溅射Pt电极，形成 Pt／Ti02／Si02／Si结构。采用逐层退火技术对每次均胶 形成的单层薄膜进行热处理，重复上述过程直至薄膜 达到所需的厚度。退火温度分别选取650℃，700℃， 7500C，8000C，升／降温速率为1oC／min，保温时间为2 小时。 2．2性能测试 采用德国STA40