| 题名 | PMNT铁电薄膜的制备及性能研究 |
| 作者 | 刘爱云 |
| 答辩日期 | 2006-05-29 |
| 文献子类 | 博士 |
| 授予单位 | 中国科学院研究生院 |
| 导师 | 褚君浩 |
| 关键词 | Pmnt薄膜 铁电薄膜 铁电性能 介电性能 光学性能 化学溶液法 磁控溅射法 |
| 学位专业 | 微电子学与固体电子学 |
| 英文摘要 | 在本论文中，研究了化学溶液法制备钛铌镁酸铅（简称PMNT）铁电薄膜的制备工艺，探索了其最佳的制备条件；对PMNT薄膜的微结构、电学和光学性能进行了系统的研究。同时对磁控溅射法制备的70PMN-30PT薄膜的微结构、电学和光学性能进行了研究。 1、用化学溶液法制备了各组分的PMNT薄膜。获得了70PMN-30PT薄膜的最佳退火温度。获得了PMNT薄膜在200-1100nm和2.5-12.6um波段的光学常数(n,k)和吸收系数a，并推导出了其禁带宽度Eg. 2、用化学溶液法在Pt-Si基上制备92PMN-8PT薄膜时，在Pt-Si基上引入一层缓冲层LaNiO3（LNO）后，薄膜的晶化温度降低，薄膜的微结构得到改善，薄膜的电学性能与光学性能也都大大提高。引入缓冲层LNO后，最佳的退火温度制度为：200℃，240s；380℃，240s；650℃，420s. 对于在Pt-Si衬底上引入缓冲层LNO后所制备的92PMN-8PT薄膜进行了红外椭圆偏振光谱测试，并拟合得到了薄膜在2.5-12.6um波长的光学常数（n和k）和吸收系数a，发现引入缓冲层LNO后，PMNT薄膜的红外吸收系数增大。 3、用化学溶液法在Si基上制备了92PMN-8PT/LNO/(100)Si结构的薄膜，PMNT薄膜几乎为纯钙钛矿相，且具有优异的铁电和介电性能。采用化学溶液方法在(100)Si衬底上制备了LNO底电极薄膜和92PMN-8PT铁电薄膜，PMNT薄膜呈现(110)择优取向。由于在(100)Si衬底上引入了LNO薄膜作为底电极材料，PMNT薄膜中的焦绿石杂相得到了抑制，几乎为纯钙钛矿相。经快速退火后，PMNT薄膜完全晶化，晶粒大小均匀。最佳的退火温度制度为：200℃，240s；380℃，240s；700℃，420s。在此退火温度制度下制备的92PMN-8PT薄膜晶粒约为80nm，通过对PMNT/LNO/Si结构的电学性能研究发现：PMNT薄膜具有优异的铁电和介电性能，漏电流较小，其剩余极化为4.9uC/cm2，矫顽场为27kV/cm。 4、采用磁控溅射法在Pt-Si基上制备了(100)择优取向的70PMN-30PT薄膜。薄膜几乎为纯钙钛矿相、具有良好的铁电和介电性能、具有极化自锁定特性。同时，获得了PMNT薄膜在2.5-12.6um波长范围内的折射率n、消光系数k和吸收系数a，比化学方法制备的样品的红外吸收大。用化学溶液法在Pt-Si衬底上制备一层LaNiO3作为缓冲层，接着采用磁控溅射法制备了厚度约为375nm的70PMN-30PT薄膜，薄膜呈(100)择优取向。薄膜的P-E电滞回线形状窄而细长，但是不对称，剩余极化和矫顽场分别为4.35uC/cm2、46kV/cm。从薄膜的C-V特性也可以看出PMNT薄膜的铁电性，但是C-V曲线的两峰值高低不同。在1kHz频率时，PMNT薄膜的介电常数约为780，损耗因子约为0.02。通过对PMNT薄膜的热释电性能的研究发现PMNT薄膜具有极化自锁定特性，即对于PMNT材料，不同方向的极化处理只改变热释电电流的振幅，不改变位相。通过对PMNT薄膜的红外椭圆偏振光谱测试结果进行拟合，获得了PMNT薄膜在2.5-12.6um波长范围内的折射率n、消光系数k和吸收系数a，发现吸收系数比化学方法的样品要大。拟合所获得的PMNT薄膜的厚度与通过对薄膜断面的SEM观察到的膜厚接近。 |
| 学科主题 | 红外基础研究 |
| 公开日期 | 2012-07-11 |
| 内容类型 | 学位论文 |
| 源URL | [http://202.127.1.142/handle/181331/4456]  |
| 专题 | 上海技术物理研究所_上海技物所 |
| 推荐引用方式 GB/T 7714 | 刘爱云. PMNT铁电薄膜的制备及性能研究[D]. 中国科学院研究生院. 2006. |
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