一、FERROELECTRIC CHARACTERISTICS OF SrBi_2Ta_2O_9 THIN FILMS ANNEALED IN FORMING GAS(论文文献综述)
张云香[1](2017)在《高度取向铌酸铋钙薄膜的制备及其构效关系的研究》文中认为在器件向微型化和集成化方向发展的要求下,铁电薄膜因具有良好的铁电性、压电性、热释电性等物理特性,在微电子学、光电子学和微机电系统等领域具有广泛的应用前景。铋层钙钛矿结构铁电薄膜因具有高抗疲劳特性、低老化速率、高居里温度等特点在高温高频领域有很大应用潜力。然而,铋层钙钛矿结构铁电材料特殊的层状结构(a≈b<<c),使晶粒方向调整较为困难,薄膜倾向于沿c轴方向生长,而极化却主要存在于a-b面内,这种极化方向和生长方向的矛盾导致此类结构的陶瓷铁电极化和压电活性较低。CaBi2Nb2O9(CBNO)作为一种典型的铋层钙钛矿结构铁电体,是由(CaNb207)2-层与(Bi202)2+层在c轴方向上交替生长得到。CBNO薄膜,居里温度高达943℃,在高温铁电压电领域有非常大的发展前景。但在薄膜器件的实用化过程中,还需要解决其极化强度低,压电系数低等问题。本课题的主要研究内容是从应变工程的角度出发,结合晶格匹配理论,对薄膜的取向以及应力状态进行调控,并采用射频磁控溅射的方法制备高度取向的CBNO薄膜。研究应变状态,基体取向,薄膜厚度,底电极厚度,降温气氛,沉积温度和缓冲层对薄膜的晶体结构,微观形貌以及电学性能的影响,进而提高CBNO薄膜的介电、铁电及压电性能,最终在Si基体上实现CBNO薄膜的中低温制备。通过本研究,取得以下成果:1.CBNO薄膜的应变调控生长(1)在MgO基体上应变调控生长(200)/(020)择优取向的CBNO薄膜。CBNO薄膜晶粒在生长过程中受到界面能和弹性能的共同影响,c轴取向的晶粒(c轴晶粒)外延生长,a轴取向的晶粒(a轴晶粒)从c轴晶粒的附近生长。(2)在MgO(100)、(110)单晶基体上生长CBNO薄膜,利用面内拉伸应力,改善其介电性能。因a轴晶粒及与a轴夹角较小的其他取向晶粒含量的增多,两者的剩余极化强度提高显着(Pr~13 μC/cm2)。(3)CBNO薄膜的电滞回线均发生了收缩和倾转,较为细长。用优化的肖特基模型对薄膜漏电流密度曲线进行拟合,研究发现薄膜中存有高浓度的空间电荷。(4)增大CBNO薄膜厚度,其介电性能得到优化。外加电场为2750kV/cm时,400 nm CBNO薄膜的饱和极化强度为90 μC/cm2,对应的储能密度为86.8 J/cm3,为CBNO薄膜在储能应用方面打开了新思路。2.CBNO薄膜的取向生长(1)分别在YSZ(100)基体和以YSZ作为缓冲层的Si(100)基体上生长具有a轴择优取向的CBNO薄膜。(2)以YSZ作为缓冲层,在Si(100)基体上生长的CBNO薄膜的介电和铁电性能显着提高。由于其介电常数高,剩余极化强度大,以及Si单晶基体较大的泊松应变,使得CBNO薄膜异质结构的压电系数d33(~30 pm/V)提高明显。3.CBNO薄膜的中低温制备(1)镀膜温度分别为450℃、500℃、600℃,在Si(100)基体上制备了结晶性良好且为(115)择优取向的CBNO薄膜,镀膜温度为500℃、600℃的CBNO薄膜的铁电性能良好,而450℃C薄膜的电学性能需进一步提高。(2)调整镀膜功率为70W、100W、120W,发现提高镀膜功率,有利于提高CBNO薄膜的电学性能,尤其是介电性能。(3)引入LaNiO3(LNO)缓冲层,对中低温下CBNO薄膜的性能并没有起到有利的影响,反而降低了 CBNO薄膜的铁电和介电性能。
翟亚红[2](2013)在《基于PZT的高可靠铁电存储器关键技术研究》文中研究表明铁电存储器是将铁电薄膜与传统的硅基半导体集成的新一代可擦写随机存储器,具有非易失、低功耗、高速读写、长寿命和抗辐照等优点,被认为是下一代最具前途的主流存储器之一。目前,我国对铁电存储器的需求十分迫切,而铁电存储器的研制是一个高投入的领域,涉及到材料学、微电子学以及辐射加固等交叉学科,目前我国在铁电存储器的研制方面仍处于基础研究阶段,尚有大量的关键性问题亟待突破与解决。本文围绕高可靠铁电存储器研制领域中若干关键技术进行了深入的研究。1.基于国内研制条件,成功实现了完整的铁电存储器工艺集成。本文采用射频磁控溅射法,研究了溅射功率对锆钛酸铅(PZT)铁电薄膜性能的影响,得到了最佳的溅射功率;研究了退火温度、保温时间等对薄膜剩余极化强度、漏电流、结晶取向以及表面形貌等的影响,得到了优化的退火条件;突破了小尺寸铁电电容的刻蚀以及消除刻蚀损伤的技术;研究了PZT铁电薄膜在不同热处理环境下铅的挥发性问题以及对底层CMOS器件的影响;研究了还原性氢气气氛对薄膜性能的影响及其防护措施;解决了工艺集成过程中薄膜起泡以及开裂等问题,成功完成了铁电电容工艺与CMOS工艺的集成,为铁电存储器的研制奠定了坚实的基础。2.验证了修正的铁电电容模型的适用性。对已有模型进行修正,利用此模型,设计并实验验证了2T-2C结构铁电存储单元的读写电路,分析了铁电电容与位线电容的匹配性问题。芯片测试结果表明,集成铁电存储器单元的读写功能正确,不仅成功验证了铁电单元存储过程的有效性和模型的准确性,而且通过调节位线寄生电容大小,可得到最大读出信号差(即读出容差),因此可用于指导电路设计,提高信号可靠性。在此基础上,设计和优化了1Kbit的并行铁电存储器电路并成功流片。该成果为大容量高可靠铁电存储器的进一步研制奠定了坚实的基础。3.实验研究了一种新结构的非破坏性读出的铁电场效应晶体管。利用多晶硅/二氧化硅/硅结构具有良好的界面态、漏电流小,以及PZT薄膜在Pt电极上具有良好结晶性能的特点,制备了结构为Pt/PZT/Pt/Ti/Poly-Si/SiO2/Si的铁电场效应晶体管。测试结果表明,该晶体管在±5V的写入电压下,具有1.5V的存储窗口,开/关电流比大于104,栅极漏电流小于10-13A;其次研究了n沟道铁电场效应晶体管的铁电电容与氧化层电容面积比(SOX/SF)对存储窗口的影响。4.将PZT铁电薄膜应用到LDMOS器件中,首次实现了高压功率器件的存储功能。器件测试结果表明,PZT薄膜不仅使LDMOS器件的耐压提高了3倍,而且该LDMOS在±10V的栅压下,具有2.2V的存储窗口,开/关电流比大于104,表现出良好的存储功能。5.实验研究了铁电存储器和铁电场效应晶体管的总剂量辐射效应。结果表明,未加固的铁电存储器的抗总剂量能力均低于100krad(Si)。为此,研究了铁电存储器抗总剂量的方法。另外,提出并实验验证了一种可用于高性能铁电存储器设计的加固型NPN管。测试结果表明,在总剂量为100krad(Si)的辐射条件下,所制备的加固型NPN管辐照后的电流增益比常规结构的同比高10%20%,有效提高了器件的抗总剂量能力,这种加固措施可用于BiCMOS工艺的高性能铁电存储器的设计。6.分析了铁电存储器单粒子翻转的机理,提出了一种抗单粒子的铁电存储器读出电路器件结构,通过采用部分绝缘硅技术在器件敏感节点引入部分埋氧层,同时采用PN结埋层的方法,可有效降低单粒子瞬态电流脉冲时间和大小,减少积累电荷,降低积累电荷对铁电电容电荷的影响,提高铁电存储器抗单粒子效应的能力,而且可避免自热效应。另外,提出了一种采用双向互锁存结构(DICE)+铁电电容的存储单元结构,该结构具有高抗单粒子翻转的能力和非挥发性的特点,可应用于抗单粒子高速非挥发存储的领域。
吴云翼[3](2008)在《钛酸铋系铁电薄膜材料改性研究》文中研究表明随着铁电存储器材料研究的深入,含铋层钙钛矿结构铁电薄膜(BLSF)近年来引起了人们的极大兴趣。其中,Bi4Ti3O12(BTO)及其改性铁电薄膜是应用于铁电存储器的最热点材料之一。本文首先概述了铁电体的基本特性以及铁电薄膜在电存储器中的应用。BTO被认为是最具有应用前景的铁电材料之一。然而,剩余极化较小以及较差的抗疲劳特性限制了其在工业中的广泛应用。针对BTO薄膜存在的主要问题,本文研究A位和B位掺杂以及A/B位共掺杂对BTO薄膜微结构和铁电性能的影响;在此基础上,考虑到在薄膜高温制备中Bi2O3易挥发问题,通过增加Bi2O3过量的方法来研究Bi3.25La0.75Ti3O12(BLT)薄膜结构和铁电性能的变化规律;另外我们还研究缓冲层对BLT薄膜晶粒取向和微结构的影响。研究结果获得了克服以上问题的优化工艺,包括最佳Bi2O3过量值以及最佳的掺杂方式和掺杂量,并且发现缓冲层能够改善BLT薄膜的晶粒取向和漏电流特性。主要研究结果和结论如下:将不同Bi2O3过量条件下制备的BLT薄膜在600℃-800℃下进行后期退火。研究结果显示:BLT薄膜的极化行为同时受到退火温度和Bi2O3过量值的影响。由于适当的Bi2O3过量能够补偿热处理过程的铋损失,从而可以提高BLT薄膜的极化和介电特性;但是,加入过多的Bi2O3会形成杂相,反而会削弱BLT薄膜的极化和介电特性。在所有BLT薄膜样品中,7.5 mol%Bi2O3过量所制得的BLT薄膜表现出最大的剩余极化值(2Pr)25.26μC/cm2和相对较小的矫顽电压(Vc)3.62 V,以及最大的介电常数值252.6和较小的介电损耗0.066。同时,7.5 mol%Bi2O3过量的BLT薄膜表现出最好的抗疲劳特性,1×109读/写转换周期后,样品只有9.2%的初始极化的退化。在不同温度下退火制备A位Pr掺杂Bi2.9Pr0.9Ti3O12(BPT-0.9)薄膜。在此基础上,在750℃下讨论退火时间不同对BPT-0.9薄膜铁电特性的影响,从而确定最佳的工艺参数。研究发现,当退火时间比较短的情况下(10分钟),薄膜XRD图中衍射峰强度相对较弱,峰也相对较宽,表明薄膜的结晶程度较低;随着退火时间的延长,衍射峰强度逐渐高,峰也变尖锐,表明BPT-0.9薄膜结晶程度的提高。然而,当退火时间超过25分钟,XRD图中出现了杂相烧绿石相,这表明高温下过长时间的退火不利于薄膜单相结晶。溅射时基片温度的不同对薄膜的结晶取向也会产生影响。在不同基片温度(500℃-750℃)下沉积Bi3.63Pr0.3Ti3O12(BPT-0.3)薄膜。研究发现当基片温度低于650℃情况下,薄膜表现出(117)方向取向;随着基片温度的升高,(00l)系列的衍射峰逐渐变强,并且当基片温度升高到750℃,BPT-0.3薄膜表现出c轴优先取向。制备B位Zr掺杂的Bi3.25La0.75Ti3-xZrxO12(BLTZ-x,x=0、0.2、0.5、0.8、1.2和1.6)薄膜。随着Zr掺量的增加,BLTZ薄膜的剩余极化值逐渐增加,当x=0.2时达到最大;然而随后随着Zr4+掺量的继续增加,剩余极化值开始减小;不同Zr掺量的BLTZ薄膜矫顽电压Vc没有明显的变化。疲劳特性测试表明,与没有掺杂的BLT薄膜相比,适当Zr4+替代Ti4+的BLTZ-0.2薄膜表现出更好的抗疲劳特性。利用固相反应法制备了B位Mn掺杂Bi3.25La0.75Ti3-xMnxO12(BLTM-x,x=0.02、0.04、0.06和0.08)陶瓷。研究结果发现,随着Mn掺杂量的增大,BLTM的居里温度(Tc)逐渐降低;另一方面,BLTM的剩余极化却逐渐增大,这可能是由于晶粒取向变化和尺度的增大引起的。研究发现,用Pt等金属作为衬底存在一些缺陷:一是容易在BLT薄膜和Pt界面上由于晶格失配产生大的应力;二是高温处理中在薄膜和Pt界面间容易产生互扩散。我们通过在BLT薄膜和Pt界面间加入一层缓冲层(Bi2O3或TiO2),可以改变BLT薄膜的结晶取向,并且可以改善界面互扩散现象,从而提高BLT薄膜的铁电特性。
杨长红[4](2006)在《钛酸盐类铁电薄膜的制备及其性能研究》文中指出近二三十年来,以铁电存储器的应用,例如铁电随机存储器(FRAM),铁电场效应晶体管(FFET)为目标,人们广泛开展了铁电薄膜与半导体集成的研究。其中广泛使用的存储材料PbTiO3,Pb(Zr,Ti)O3,Pb(Mg,Nb)O3中PbO的含量高达60~70%,这在制备和使用的过程中,会给人类和环境带来危害。而且Pb(Zr,Ti)O3薄膜使用Pt电极存在严重的疲劳现象,极化随翻转次数的增加而减小,使器件失效。虽然利用金属氧化物电极可以提高其抗疲劳性,但是这种电极不易制备并且会增加漏电流。SrBi2Ta2O9薄膜由于具有优异的抗疲劳特性,成为过去几年引人注目的铁电材料,但是其合成温度相对较高且剩余极化较低。研究发现利用逐层退火、加入阻挡层以及元素取代等方法,可以缓解这两大难题。Bi4Ti3O12薄膜在超过~108次翻转后,会出现明显的疲劳现象,自1999年以来,不断出现利用镧系元素对Bi4Ti3O12薄膜进行改性的报道。 Na0.5Bi0.5TiO3与K0.5Bi0.5TiO3作为两种环境协调型材料目前备受关注,是近几年研究的无铅热门材料。它们都属于钙钛矿结构的驰豫铁电体,且具有相同的通式:ABO3,其中Na+和Bi3+或者K+和Bi3+占居了A位,Ti4+占居了B位。对于Na0.5Bi0.5TiO3陶瓷或晶体材料的研究开展了不少工作,例如:压电、铁电、热释电性及光学性能等。由于K0.5Bi0.5TiO3陶瓷或晶体材料制备相对困难,对它们的研究就少一些。但是关于Na0.5Bi0.5TiO3与K0.5Bi0.5TiO3薄膜的研究却是少之又少。 我们认为有必要探索新型铁电薄膜材料或对已有的材料进行改性研究。本文从实用环保的角度出发,对Na0.5Bi0.5TiO3-K0.5Bi0.5TiO3二元体系及其掺杂镧系元素(Nd、Sm、Pr)的Bi4Ti3O12薄膜进行了制备及性能研究。 铁电薄膜及相关集成器件的制备应满足以下几点:①用适当的方法沉积铁电薄膜,并且能与金属或导电氧化物电极集成到一起;②与集成器件工艺相兼容,例如:用尽可能低的温度在衬底上制备出具有特定微观结构的薄膜材料;③制备与器件应用相符的薄膜,薄膜高取向或多晶,或异质结构具有某种特性;④能够制备出某种模式结构,超晶格或层状异质结构;⑤沉积过程可以重复;⑥沉积速率高且成本低。 我们从以上要求出发,选用金属有机溶液沉积法(MOSD)制备前驱体溶液,
王天生[5](2006)在《YBa2Cu3O7-δ和MgB2超导薄膜的制备及微观结构表征》文中进行了进一步梳理本论文研究目的是为制备电子学器件用YBCO薄膜和铁电/YBCO双层膜提供实验参考,并提出一种用热丝化学气相沉积(HFCVD)原位生长MgB2超导薄膜的方法。采用流动氧气中退火和真空原位退火法对斜切SrTiO3 (001)基片进行了预处理。用脉冲激光蒸发普通固态烧结靶在015°斜切SrTiO3 (001)单晶基片上制备了YBCO薄膜。在1.2°斜切LaAlO3 (001)基片上用脉冲激光沉积(PLD)法制备了Ba0.1Sr0.9TiO3/YBCO双层薄膜。用脉冲激光蒸发熔融织构靶在正切SrTiO3 (001)单晶基片上制备了YBCO薄膜。用HFCVD法在蓝宝石基片上原位生长了MgB2超导薄膜。分析和表征了基片斜切角度对薄膜表面形貌、微观结构和超导电性能的影响。测定了Ba0.1Sr0.9TiO3/YBCO双层薄膜的基本微波性能。运用原子力显微镜、高能反射式电子衍射和扫描电镜对预处理基片和在其上生长的薄膜表面形貌进行了研究。用X射线衍射仪和透射电镜对薄膜微观结构进行了分析和表征。用标准四引线法和磁化率测量法测定了薄膜的超导临界转变温度(Tc)。研究结果表明,用PLD法在预处理0°15°斜切SrTiO3 (001)基片上制备了以“台阶流动”方式生长的c取向YBCO薄膜。随基片斜切角度增大,薄膜晶体质量下降,Tc降低。当基片斜切角度大于6°时,YBCO表面产生了较大的台阶,表面粗糙度增大,并产生与台阶边缘垂直的裂纹或孔洞。用PLD法在1.2°斜切的LaAlO3 (001)基片上原位生长了晶体质量良好和外延程度较高并具有明锐平直界面的Ba0.1Sr0.9TiO3/YBCO双层薄膜异质结。YBCO层的Tc值(88 K)没有受到其上铁电层生长的影响。该异质结介电常数、介电损耗、可调谐性和品质因数基本上可以满足在液氮温度应用的可调微波器件的要求。用熔融织构靶制备的YBa2Cu3O7-δ薄膜,不但没有显着降低Tc,还明显抑制薄膜表面颗粒的形成,且在基片表面上和薄膜内形成了具有良好外延取向生长的纳米尺度的矩形Y2O3杂相颗粒。用HFCVD方法在蓝宝石基片上原位生长出了单相的MgB2超导薄膜。生长温度从400°C升高到600°C,薄膜的Tc由18 K升高到36 K,且薄膜致密度增大,结晶性增高。
蔡洪涛[6](2005)在《钛酸铋基赝钙钛矿结构薄膜的制备和性能研究》文中研究指明钙钛矿氧化物薄膜是当今国际上备受关注的功能材料,在微电子学、光电子学、以及光电集成器件等方面具有广阔的应用前景,本论文选取纯的 Bi4Ti3O12 和掺杂 Bi4Ti3O12 材料,围绕薄膜的制备、过渡金属掺杂以及薄膜结构、表面形貌和光学性质表征等进行了研究,取得了一些结果。主要内容如下: 1. 采用化学溶液法在 Si(100)衬底上制备 LaNiO3(LNO)导电薄膜,研究不同退火温度、不同薄膜厚度对薄膜性质的影响。发现各种条件下制备的薄膜均沿(110)取向,尤其以 650°C、6 次退火得到的薄膜(110)择优取向度最大,最大值为2.05。 2. 采用溶胶-凝胶法制备 Bi4Ti3O12 前驱体溶液,研究不同制备条件对薄膜前驱体溶液性质的影响,完善了铁电薄膜的溶胶-凝胶法制备工艺。 3. 采用溶胶—凝胶法制备 Bi4Ti3O12 薄膜,研究不同退火温度对薄膜结构的影响,发现温度较低时,Bi4Ti3O12 薄膜呈(117)取向,温度较高时(001)、(200)迅速增长,因此理论上存在控制薄膜退火过程,可以分别得到(100)、(117)、(001)取向薄膜的可能性。 4. 利用光学透射法分析 Bi4Ti3O12 薄膜的光学性质,发现薄膜的折射率 n 消光系数 k 均为波长的函数,并满足 Chauchy 色散方程,薄膜的光学带隙为 3.69 eV。 5. 采用溶胶-凝胶法在 Si(100)衬底上制备 Bi3.25La0.75Ti3O12(BLT)薄膜,研究不同退火温度对薄膜结构、表面形貌的影响。发现温度较低时,薄膜呈现(117)取向,晶体颗粒比较小,温度较高时,薄膜呈现(001)取向,晶体颗粒比较大。退火温度导致的薄膜不同择优取向可以用晶格失配关系和热应力来解释。 6. 利用溶胶-凝胶法在石英衬底上制备 BLT 薄膜,研究不同退火温度对薄膜结构、光学性质的影响。在 650°C 以上时,薄膜晶体结构随退火温度变化很小;
刘红梅[7](2005)在《MEMS器件用PZT薄膜的制备及性能研究》文中研究表明由于电子技术、信息技术和控制技术的发展,器件的小型化和集成化,对材料提出了新的要求。PZT薄膜因其优良的压电性能、热电性能、铁电性能、光电性能和介电性能以及易与半导体技术集成等特点已成为国际上功能材料和器件的新热点。PZT薄膜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,特别是PZT压电薄膜作为微传感及驱动器件应用时的高灵敏度和高输出应变的特点,使其成为微机电系统(MEMS)最有前途的候选材料。 溶胶-凝胶法制备PZT薄膜是近年来发展起来的一种方法,利用此法获得的薄膜结构致密、成分准确且性能优于用其他方法得到的薄膜。因此,目前在MEMS微机电系统中,溶胶-凝胶法制备PZT铁电薄膜是广泛应用的方法。然而,由于受到无裂纹单层最大厚度难以超过120nm的限制,用Sol-Gel法制备的PZT薄膜总厚度一般不大于2μm。因此,在传统Sol-Gel方法基础上发展了一种改进的0-3复合法,即先将0维的PZT超细粉末混合到的PZT前驱液中,形成均匀、稳定的浆料,然后进行甩胶成膜的方法。它主要针对2~10μm,甚至10μm以上的PZT厚膜的制备,0-3复合法具有设备简单、制备薄膜厚度大、重复性好的优点。 为了采用0-3复合法制备PZT薄膜,本文先采用Sol-Gel法,制备了PZT微粉。经过大量的实验研究并结合粉体制备技术分析,掌握了利用无机盐原料及单一金属醇盐制备完全钙钛矿结构PZT微粉的优化工艺。通过XRD分析确定热处理最佳工艺条件是650℃处理2h,可得到完全的钙钛矿相,经过SEM分析测试,表明实验制备的粉体晶粒分布均匀,粒径在100nm左右。 在传统Sol-Gel法基础上,本文提出一种改进Sol-Gel法,在Au/Ti/SiO2/Si结构上制备了PZT铁电薄膜。采用PZT溶胶与在PZT溶胶中加入PZT微粉形成的浆料并交替涂覆薄膜的方法。所获得薄膜表面平整、无裂纹,厚度为2μm。经多次重复后,还可以提高PZT薄膜的厚度。采用此方法制备的薄膜厚度大、突破了PZT薄膜的厚度的限制,并且重复性好、使PZT薄膜表面质量得到改善。
二、FERROELECTRIC CHARACTERISTICS OF SrBi_2Ta_2O_9 THIN FILMS ANNEALED IN FORMING GAS(论文开题报告)
(1)论文研究背景及目的
此处内容要求:
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景,再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题,并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例:
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
(2)本文研究方法
调查法:该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法:用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法:通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法:通过调查文献来获得资料,从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法:依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法:对研究对象进行“质”的方面的研究,这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法:通过具体的数字,使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法:运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法:这是社会科学用来分析社会现象的一种方法,从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法:通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、FERROELECTRIC CHARACTERISTICS OF SrBi_2Ta_2O_9 THIN FILMS ANNEALED IN FORMING GAS(论文提纲范文)
(1)高度取向铌酸铋钙薄膜的制备及其构效关系的研究(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
符号简写说明 |
第一章 绪论 |
1.1 铁电材料特点 |
1.2 铁电材料分类 |
1.3 铁电薄膜的制备方法 |
1.4 磁控溅射制备铁电薄膜的影响因素 |
1.4.1 基体温度 |
1.4.2 溅射功率 |
1.4.3 降温气氛 |
1.4.4 溅射气压 |
1.4.5 其他影响因素 |
1.5 铋层钙钛矿结构铁电材料的结构及性能特点 |
1.6 CaBi_2Nb_2O_9的研究现状 |
1.7 本课题的研究目标及内容 |
1.7.1 本课题的研究目标及意义 |
1.7.2 本课题的主要研究内容 |
第二章 CaBi_2Nb_2O_9薄膜的制备与表征 |
2.1 薄膜的制备 |
2.1.1 CBNO薄膜设计依据 |
2.1.2 实验材料及仪器 |
2.1.3 薄膜沉积步骤 |
2.2 薄膜的结构及成分表征 |
2.2.1 晶体结构 |
2.2.2 化学成分 |
2.2.3 微观结构及形貌 |
2.3 薄膜的电学性能表征 |
2.3.1 铁电性能 |
2.3.2 介电性能 |
2.3.3 压电性能 |
第三章 应变调控生长CaBi_2Nb_2O_9薄膜 |
3.1 基底取向对CBNO薄膜的影响 |
3.1.1 实验参数 |
3.1.2 晶体结构 |
3.1.3 微观形貌 |
3.1.4 化学组成 |
3.1.5 铁电性能 |
3.1.6 介电性能 |
3.2 厚度对CBNO薄膜的影响 |
3.2.1 实验参数 |
3.2.2 晶体结构 |
3.2.3 微观形貌 |
3.2.4 铁电性能 |
3.2.5 介电性能 |
3.3 本章小结 |
第四章 高度取向CaBi_2Nb_2O_9薄膜的制备 |
4.1 YSZ基体上生长高度取向的CBNO薄膜 |
4.1.1 降温气氛的影响 |
4.1.2 电极厚度的影响 |
4.2 Si基体上生长高度取向的CBNO薄膜 |
4.2.1 缓冲层的设计 |
4.2.2 实验参数 |
4.2.3 晶体结构 |
4.2.4 铁电性能 |
4.2.5 介电性能 |
4.2.6 压电性能 |
4.3 本章小结 |
第五章 CaBi_2Nb_2O_9薄膜的中低温制备 |
5.1 基体温度对CBNO薄膜的影响 |
5.1.1 晶体结构 |
5.1.2 微观形貌 |
5.1.3 铁电性能 |
5.1.4 介电性能 |
5.2 镀膜功率对CBNO薄膜的影响 |
5.2.1 晶体结构 |
5.2.2 微观形貌 |
5.2.3 铁电性能 |
5.2.4 介电性能 |
5.3 LaNiO_3缓冲层对CBNO薄膜的影响 |
5.3.1 晶体结构 |
5.3.2 铁电性能 |
5.3.3 介电性能 |
5.4 本章小结 |
第六章 结论与展望 |
6.1 结论 |
6.2 展望 |
6.3 创新点 |
参考文献 |
致谢 |
攻读硕士期间发表的论文和取得的成果 |
学位论文评阅及答辩情况表 |
(2)基于PZT的高可靠铁电存储器关键技术研究(论文提纲范文)
摘要 |
ABSTRACT |
主要符号表 |
第一章 绪论 |
1.1 铁电存储器技术概述 |
1.2 应用领域 |
1.3 铁电存储器存储机理 |
1.4 国外研究进展 |
1.4.1 常规铁电存储器研究进展 |
1.4.2 抗辐射铁电存储器研究进展 |
1.5 国内研究现状 |
1.6 铁电存储器研究中的关键技术 |
1.6.1 铁电薄膜材料类型及制备技术 |
1.6.2 铁电电容工艺与标准 CMOS 工艺集成技术 |
1.6.3 铁电存储器电路设计技术 |
1.6.4 铁电场效应晶体管 |
1.6.5 铁电存储器辐射效应及加固措施 |
1.7 论文的主要工作及创新 |
1.8 论文的内容安排 |
第二章 PZT 铁电存储器工艺集成技术研究 |
2.1 铁电存储器用 PZT 铁电薄膜的研究 |
2.1.1 溅射工艺对 PZT 薄膜性能的影响 |
2.1.2 退火工艺对 PZT 薄膜性能的影响 |
2.2 PZT 铁电薄膜微图形化 |
2.2.1 湿法刻蚀技术 |
2.2.2 干法刻蚀技术 |
2.2.2.1 刻蚀气体对比与选择 |
2.2.2.2 工艺气体流量比对速率的影响 |
2.2.2.3 腔室气压对速率的影响 |
2.2.2.4 刻蚀效果及恢复措施 |
2.3 铁电电容工艺与 CMOS 工艺集成中遇到的其他问题 |
2.3.1 铅污染问题 |
2.3.1.1 PZT 中铅的挥发性实验 |
2.3.1.2 铁电电容工艺对底层 CMOS 晶体管性能的影响 |
2.3.2 薄膜开裂及起泡问题 |
2.3.3 氢致损伤问题 |
2.3.4 改进后的工艺流程 |
2.4 典型工艺步骤后的芯片照片 |
2.5 本章小结 |
第三章 铁电存储器电路设计与实现 |
3.1 模型分析与修正 |
3.1.1 铁电电容模型概述 |
3.1.2 应用于 HSIM 的铁电电容模型分析 |
3.1.3 模型修正 |
3.2 铁电存储器单元信号的研究与测试 |
3.2.1 铁电存储器单元工作原理 |
3.2.2 设计与实验 |
3.2.3 结果与讨论 |
3.3 并行铁电存储器设计及实现 |
3.3.1 整体电路设计 |
3.3.2 版图设计 |
3.3.3 性能测试 |
3.4 本章小结 |
第四章 铁电场效应存储器件研究 |
4.1 MFMFET 器件的设计与研究 |
4.1.1 器件设计与实验 |
4.1.2 结果与讨论 |
4.1.2.1 I-V 特性 |
4.1.2.2 C-V 特性 |
4.1.2.3 保持时间特性 |
4.1.3 面积比对存储窗口的影响 |
4.2 PZT-LDMOS 器件 |
4.2.1 器件设计与实验 |
4.2.2 结果与讨论 |
4.3 本章小结 |
第五章 铁电存储器辐射效应及加固方法研究 |
5.1 铁电存储器件总剂量辐射效应及加固方法研究 |
5.1.1 实验样品与实验方法 |
5.1.2 实验结果 |
5.1.3 分析与讨论 |
5.1.4 加固方法研究 |
5.2 铁电存储器单粒子效应及加固方法研究 |
5.2.1 单粒子效应及机理分析 |
5.2.2 铁电存储器单粒子效应及机理分析 |
5.2.3 抗单粒子的器件结构 |
5.3 高可靠铁电存储器其他相关技术研究 |
5.3.1 用于高性能 FRAM 的双极晶体管抗总剂量辐射方法研究 |
5.3.1.1 器件设计与实验 |
5.3.1.2 结果与讨论 |
5.3.2 抗单粒子的非挥发 DICE 结构的研究 |
5.4 本章小结 |
第六章 结论与展望 |
6.1 结论 |
6.2 工作展望 |
致谢 |
参考文献 |
博士在学期间的研究成果 |
(3)钛酸铋系铁电薄膜材料改性研究(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
1.绪论 |
1.1 铁电体及其基本特征 |
1.2 铁电薄膜材料及发展概况 |
1.3 铁电薄膜材料在存储器中的应用 |
1.4 本文研究的主要内容 |
2.BTO铁电薄膜的制备和测试方法 |
2.1 引言 |
2.2 铁电薄膜的制备 |
2.3 薄膜的表征和性能测试 |
3.BTO铁电薄膜的A位La掺杂改性研究 |
3.1 引言 |
3.2 BTO薄膜微观结构、铁电性能测试和表征 |
3.3 Bi_2O_3过量对BLT薄膜性能的影响 |
3.4 BLT和BTO薄膜的电特性比较 |
3.5 本章小节 |
4.BTO铁电薄膜的A位Pr掺杂改性研究 |
4.1 引言 |
4.2 A位Pr掺杂对BTO薄膜性能的影响 |
4.3 BPT-0.9薄膜和BTO薄膜电特性比较 |
4.4 本章小节 |
5.BTO的B位及A/B位掺杂改性研究 |
5.1 引言 |
5.2 B位Zr掺杂对BLT薄膜性能的影响 |
5.3 B位V掺杂对BTO薄膜性能的影响 |
5.4 A位La、B位V以及A/B位La/V共掺杂BTO薄膜性能比较 |
5.5 B位Mn掺杂BLT陶瓷性能研究 |
5.6 本章小结 |
6.缓冲层引入与BLT薄膜性能的优化研究 |
6.1 引言 |
6.2 Bi_2O_3缓冲层对BLT薄膜性能的影响 |
6.3 TiO_2缓冲层对BLT薄膜性能的影响 |
6.4 本章小结 |
7 全文总结 |
致谢 |
参考文献 |
附录1 攻读博士学位期间发表和待发表的论文目录 |
(4)钛酸盐类铁电薄膜的制备及其性能研究(论文提纲范文)
目录 |
摘要 |
ABSTRACT |
符号说明 |
第一章 绪论 |
1.1 铁电材料(Ferroelectric Materials) |
1.1.1 铁电材料的基本特性 |
1.1.2 铁电材料的分类 |
1.2 铁电薄膜(Ferroelectric Films) |
1.2.1 铁电薄膜简介 |
1.2.2 铁电薄膜的发展 |
1.2.3 薄膜的制备方法 |
1.2.4 铁电薄膜的应用 |
1.3 Na_(0.5)Bi_(0.5)TiO_3、K_(0.5)Bi_(0.5)TiO_3和Bi_4Ti_3O_(12)材料概述 |
1.4 本论文的研究目的及主要内容 |
第二章 (Na_(1-x)K_x)_(0.5)Bi_(0.5)TiO_3与Bi_(4-x)A_xZi_3O_(12)铁电薄膜的制备及分析测试方法 |
2.1 引言 |
2.2 薄膜制备 |
2.2.1 仪器设备 |
2.2.2 原料 |
2.2.3 前驱体溶液的配制 |
2.2.4 衬底材料的选择及清洗 |
2.2.5 薄膜的制备 |
2.2.6 电极的制备 |
2.3 分析测试技术 |
2.3.1 示差扫描量热与热重分析 |
2.3.2 红外(Infrared-IR)光谱 |
2.3.3 X-射线衍射分析 |
2.3.4 原子力显微镜研究表面形貌 |
2.3.5 场发射扫描电子显微镜研究断面及表面形貌 |
2.3.6 台阶仪测量薄膜厚度 |
2.3.7 绝缘性(电流-电压) |
2.3.8 电容-电压特性 |
2.3.9 介电性(介电频谱、介电温谱) |
2.3.10 电滞回线和极化的测量 |
2.3.11 疲劳性测试 |
2.3.12 光学透过图谱 |
第三章 (Na_(1-x)K_x)_(0.5)Bi_(0.5)TiO_3铁电薄膜的结构、形貌及电学性质 |
3.1 引言 |
3.2 X-射线衍射与表面形貌 |
3.3 电学性质 |
3.4 本章小结 |
第四章 (Na_(0.8)K_(0.2))_(0.5)Bi_(0.5)TiO_3薄膜在不同衬底上的性能研究 |
4.1 引言 |
4.2 前驱体溶液分析 |
4.2.1 DSC/TG |
4.2.2 红外光谱 |
4.3 制备薄膜所用衬底 |
4.4 薄膜厚度测量 |
4.5 X-射线衍射与表面形貌 |
4.6 Si衬底上(Na_(0.8)K_(0.2)_(0.5)Bi_(0.5)TiO_3薄膜的电学性质 |
4.6.1 绝缘性 |
4.6.2 电滞回线 |
4.6.3 C-V特性 |
4.6.4 介电温谱 |
4.6.5 介电频谱 |
4.7 Pt衬底上(Na_(0.8)K_(0.2)_(0.5)Bi_(0.5)TiO_3薄膜的电学性质 |
4.7.1 绝缘性 |
4.7.2 电滞回线与疲劳性能 |
4.7.3 介电频谱 |
4.8 石英玻璃衬底上(Na_(0.8)K_(0.2)_(0.5)Bi_(0.5)TiO_3薄膜的光学透过图谱 |
4.9 本章小结 |
第五章 Bi_(4-x)A_xTi_3O_(12)/Si结构的性能研究 |
5.1 引言 |
5.2 Bi_(3.15)Nd_(0.85)Ti_3O_(12)薄膜 |
5.2.1 XRD与AFM |
5.2.2 绝缘性 |
5.2.3 C-V特性 |
5.2.4 保持性 |
5.2.5 介电性 |
5.3 Bi_(3.54)Nd_(0.46)Ti_3O_(12)薄膜 |
5.3.1 XRD与AFM |
5.3.2 绝缘性 |
5.3.3 C-V特性 |
5.3.4 介电性 |
5.4 Bi_(3.15)Sm_(0.85)Ti_3O_(12)薄膜 |
5.4.1 XRD与AFM |
5.4.2 绝缘性 |
5.4.3 C-V特性 |
5.4.4 介电性 |
5.5 Bi_(3.15)Sm_(0.85)Ti_3O_(12)薄膜 |
5.5.1 XRD与AFM |
5.5.2 绝缘性 |
5.5.3 C-V特性 |
5.5.4 介电性 |
5.6 本章小结 |
第六章 总结 |
主要结论 |
论文创新点 |
需要进一步研究的内容 |
参考文献 |
致谢 |
攻读博士学位期间发表的论文及相关科研成果 |
学位论文评阅及答辩情况表 |
(5)YBa2Cu3O7-δ和MgB2超导薄膜的制备及微观结构表征(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
第1章 绪论 |
1.1 选题背景及意义 |
1.2 高温超导薄膜的制备 |
1.2.1 高温超导薄膜材料和要求 |
1.2.2 高温超导薄膜的沉积方法 |
1.2.3 脉冲激光沉积技术 |
1.3 高温超导薄膜的生长 |
1.3.1 界面相形成 |
1.3.2 表面扩散和生长形貌 |
1.3.3 面内点阵匹配和临界厚度 |
1.3.4 斜切基片上生长的 YBCO 薄膜 |
1.4 超导/铁电异质结构 |
1.5 MgB_2 超导体及其薄膜的制备 |
1.5.1 MgB_2 超导体的发现 |
1.5.2 MgB_2 的物理性能 |
1.5.3 MgB_2 超导薄膜的制备 |
1.5.4 器件用 MgB_2 薄膜制备进展 |
1.6 本文主要研究内容 |
第2章 YBCO 薄膜制备过程和微观结构研究方法 |
2.1 脉冲激光沉积设备及薄膜沉积过程 |
2.1.1 脉冲激光沉积设备 |
2.1.2 PLD 制备YBCO 薄膜的基本过程 |
2.2 薄膜微观结构的主要研究和表征方法 |
2.2.1 斜切基片生长的YBCO 薄膜的XRD |
2.2.2 反射式高能电子衍射(RHEED) |
2.3 透射电镜观察样品制备 |
2.4 本章小结 |
第3章 斜切SrTiO_3基片的预处理及对表面结构的影响 |
3.1 引言 |
3.2 SrTiO_3 的特性 |
3.3 实验方法 |
3.4 实验结果与讨论 |
3.5 本章小结 |
第4章 斜切基片上生长的YBCO薄膜及Ba_(0.1)Sr_(0.9)TiO_3/YBCO 双层膜 |
4.1 引言 |
4.2 实验方法 |
4.3 实验结果与讨论 |
4.3.1 斜切基片上生长的 YBCO 薄膜 |
4.3.2 铁电/高温超导异质结构 |
4.4 本章小结 |
第5章 用熔融织构靶制备的YBCO 薄膜的微观结构和表面特征 |
5.1 引言 |
5.2 实验方法 |
5.3 实验结果与讨论 |
5.4 本章小结 |
第6章 MgB_2 超导薄膜的原位热丝化学气相沉积 |
6.1 引言 |
6.2 实验过程 |
6.2.1 实验装置 |
6.2.2 实验原理与方法 |
6.3 实验结果与讨论 |
6.4 本章小结 |
结论 |
参考文献 |
攻读博士学位期间承担的科研任务与主要成果 |
燕山大学博士学位论文原创性声明 |
燕山大学博士学位论文使用授权书 |
致谢 |
作者简介 |
(6)钛酸铋基赝钙钛矿结构薄膜的制备和性能研究(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
目录 |
第一章 绪论 |
1.1 铁电材料 |
1.2 铁电薄膜 |
1.3 本论文选题依据及主要研究内容 |
参考文献 |
第二章 实验研究方法 |
2.1 铁电薄膜的制备技术 |
2.2 铁电薄膜物化结构性能表征 |
2.2.1 膜厚的测定 |
2.2.2 薄膜的化学成分分析[28,29] |
2.2.3 薄膜的组织和形貌[28,29] |
2.2.4 结构测定[28,29] |
2.2.5 薄膜材料的光学透射谱及色散关系[30] |
参考文献 |
第三章 LaNi03导电薄膜的制备与性能研究 |
3.1 引言 |
3.2 LaNi03 薄膜的制备 |
3.3 不同厚度对LaNi03 薄膜结构的影响 |
3.4 不同晶化温度对LaNi03 薄膜结构的影响 |
3.5 薄膜厚度、退火温度和放置时间对薄膜导电性的影响 |
3.6 小结 |
参考文献 |
第四章Bi4Ti3012薄膜的制备与性能研究 |
4.1 概论 |
4.2 前驱体溶液制备工艺的探索与结果 |
4.2.1 试验 |
4.2.2 溶剂对胶粒大小的影响 |
4.2.3 催化剂对胶粒大小的影响 |
4.2.4 溶液浓度对胶粒大小的影响 |
4.2.5 不同溶剂和甲酰胺对胶体溶液时间稳定性的影响 |
4.3 BTO 薄膜的制备 |
4.3.1 前驱体溶液的制备 |
4.3.2 BTO 薄膜的制备 |
4.3.3 BTO 薄膜退火处理工艺简介 |
4.4 不同退火温度对晶体结构的影响 |
4.5 钛酸铋薄膜的光学性质 |
4.6 本章小结 |
参考文献 |
第五章 Bi3.25La0.75Ti3012薄膜的制备与性能研究 |
5.1 概述 |
5.2 Bi3.25La0.75Ti3012 薄膜的制备 |
5.3 Bi3.25La0.75Ti3012 薄膜形貌及微结构 |
5.4 退火温度对薄膜晶体结构和表面形貌的影响 |
5.4.1 退火温度对薄膜晶体结构的影响 |
5.4.2 退火温度对薄膜表面形貌的影响 |
5.5 衬底对薄膜结构的影响 |
5.6 Bi3.25La0.75Ti3012 薄膜光学性质研究 |
5.6.1 BLT 薄膜光学性质研究 |
5.6.2 薄膜厚度对BLT 薄膜光学性质的影响 |
5.6.3 退火温度对BLT 薄膜光学性质的影响 |
5.7 本章小结 |
参考文献 |
结论 |
攻读硕士学位期间已发表和递交的论文 |
致谢 |
(7)MEMS器件用PZT薄膜的制备及性能研究(论文提纲范文)
第1章 绪论 |
1.1 MEMS的研究概况 |
1.2 PZT薄膜的研究概况 |
1.3 Sol-Gel法概述 |
1.3.1 Sol-Gel法发展史 |
1.3.2 Sol-Gel技术的现状及应用 |
1.4 MEMS与PZT的集成 |
1.4.1 概述 |
1.4.2 制备PZT薄膜与MEMS集成需要解决的问题 |
1.5 本论文研究的目的及主要工作 |
1.5.1 目的与意义 |
1.5.2 主要工作 |
第2章 Sol-Gel法制备PZT粉 |
2.1 Sol-Gel技术基本原理 |
2.2 PZT粉的制备 |
2.2.1 原料的选取 |
2.2.2 PZT粉的制备工艺及主要技术参数 |
2.3 本章小结 |
第3章 锆钛酸铅PZT薄膜的制备 |
3.1 用溶胶凝胶法制备PZT薄膜的实验设备 |
3.2 薄膜制备的工艺研究 |
3.2.1 衬底、底电极、过渡层的选择与制备 |
3.2.2 稳定的PZT前驱体溶液的制备 |
3.2.3 成膜工艺的改进 |
3.3 本章小结 |
第4章 PZT薄膜铁电性能的研究 |
4.1 电滞回线 |
4.1.1 电滞回线原理 |
4.1.2 电滞回线的测定原理 |
4.1.3 剩余极化强度(Pr)和矫顽场强(Ec)的测定原理 |
4.1.4 电滞回线的测量及分析 |
4.2 介电常数 |
4.2.1 基本原理 |
4.2.2 介电常数的测量与分析 |
4.3 本章小结 |
结论 |
参考文献 |
攻读硕士学位期间发表的论文和取得的科研成果 |
致谢 |
个人简历 |
四、FERROELECTRIC CHARACTERISTICS OF SrBi_2Ta_2O_9 THIN FILMS ANNEALED IN FORMING GAS(论文参考文献)
- [1]高度取向铌酸铋钙薄膜的制备及其构效关系的研究[D]. 张云香. 山东大学, 2017(09)
- [2]基于PZT的高可靠铁电存储器关键技术研究[D]. 翟亚红. 电子科技大学, 2013(04)
- [3]钛酸铋系铁电薄膜材料改性研究[D]. 吴云翼. 华中科技大学, 2008(05)
- [4]钛酸盐类铁电薄膜的制备及其性能研究[D]. 杨长红. 山东大学, 2006(12)
- [5]YBa2Cu3O7-δ和MgB2超导薄膜的制备及微观结构表征[D]. 王天生. 燕山大学, 2006(08)
- [6]钛酸铋基赝钙钛矿结构薄膜的制备和性能研究[D]. 蔡洪涛. 河南大学, 2005(05)
- [7]MEMS器件用PZT薄膜的制备及性能研究[D]. 刘红梅. 哈尔滨工程大学, 2005(08)