几种掺杂铁电薄膜的制备和特性研究
文献类型：学位论文
| 作者 | 石富文 |
| 答辩日期 | 2005-01-14 |
| 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 | 铁电薄膜 溶胶-凝胶法 Pb(Zr Ti)O3 Ba0.8sr0.2tio3 Bi3.25la0.75ti3o12 光学性质 电学性质 热释电性质 |
| 学位专业 | 微电子学与固体电子学 |
| 英文摘要 | 铁电薄膜作为在光波导、光电子、微型机械、红外探测器和新一代的存储器件的首选材料而被广泛地研究和开发利用。鉴于铁电薄膜的众多独特性能和日益增大的应用前景，促使我们在铁电薄膜方面开展研究。本文对若干类型的铁电薄膜的生长、光学、电学性质进行了研究，所取得的主要结果总结如下： 1．关于钙钛矿结构铁电薄膜的制备工艺的优化及改进。通过研究前驱体溶液的H2O/Pb比例的变化对PZT结构和铁电性能的影响。获得了制备理想结构的PZT铁电薄膜的最佳工艺。当水解比例为16时制备的PZT铁电薄膜具有最大的晶粒尺寸，最佳的铁电特性，同时介电损耗特性几乎没有改变。研究了PZT薄膜的厚度对其微结构和物理特性的影响。用改进的Sol-gel方法在Pt/Ti/SiO2/Si衬底上制备了（111）取向的PZT铁电薄膜，在薄膜厚度为480nm时，（111）取向度最高，在外加电压为18V时，薄膜的剩余极化为11.15μC/cm2。实现了适用于红外探测器的Ba0.8Sr0.2TiO3/LaNiO3/Si(100)多层结构的高度（100）方向的择优取向生长。Ba0.8Sr0.2TiO3具有良好的铁电、热释电特性，在18V电压下，剩余极化为1.5μC/cm2。最大热释电系数为7.7×10-4C/cm2K。 2. 采用溶胶-凝胶法在Pt/Ti/SiO2/Si衬底上制备了掺La的PbTiO3(Pb1-xLaxTiO3 （PLTx）)薄膜， PLT10薄膜具有良好的铁电、介电特性,在外加电压为18V时，薄膜的剩余极化为11μC/cm2。化学溶液法制备的PLT铁电可应用于集成铁电器件。利用红外椭圆偏振光谱技术获得了红外光学常数随波长的以及随La浓度的变化关系。采用Sol-gel 在Pt/Ti/SiO2/Si衬底上制备了掺La的PbZr0.4Ti0.6O3（PLZT）铁电薄膜。PLZT薄膜具有优良的铁电性。在退货温度为7000C时，PLZT(2/40/60)薄膜的剩余极化强度为40μC/cm2。 3. 采用Sol-gel 在生长有LNO3的Si（100）衬底上制备了掺Mn的PbZr0.5Ti0.5O3（PMZT）铁电薄膜。无掺杂的PZT薄膜具有非常好的剩余极化Pr和饱和极化Ps,其值分别为22和50.5μC/cm2。PMZT薄膜也具有优良的铁电性。观察到在外电场的扫描中的非对称剩余极化行为。这种剩余极化的不对称性随着锰掺杂浓度的增加而增加，预示Mn的掺杂引起了内建电场的不对称。当薄膜厚度保持不变时候，PMZT薄膜的剩余极化（Pr）和平均矫顽电场（Ec）随着锰掺杂浓度的增大而减小。在低频下，PMZT薄膜的介电常数随着锰的掺杂浓度的增加而减小。 4. 利用Z-扫描技术对化学溶液法制备La掺杂的Bi4Ti3O12(BLT)薄膜的三阶非线性光学性质进行了研究。实验结果表明，薄膜具有很强的非线性光学性质。其非线性折射率系数 和双光子吸收系数β分别为-1.915×10-12 cm2/W and -6.764×10-8 m/W。利用Z-扫描技术对溶胶-凝胶法制备的掺镧及未掺镧PMNT薄膜的三阶非线性光学性质进行了研究。实验结果表明，掺镧及未掺镧PMNT薄膜具有很强的非线性光学特性。对于PMNT薄膜，通过拟合得到的非线性折射率系数 和双光子吸收系数β分别为1.37×10-12 cm2/W 和 -6.730×10-8m/W。对于掺La的PMNT薄膜，通过拟合得到的非线性折射率系数 和双光子吸收系数β分别为1.07×10-12 cm2/W 和 -8.0235×10-8 m/W。所有的实验表明铁电薄膜在非线性光学器件方面有很好的潜在的应用前景。 |
| 学科主题 | 红外基础研究 |
| 公开日期 | 2012-06-25 |
| 源URL | [http://202.127.1.142/handle/181331/4127]  |
| 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 | 石富文. 几种掺杂铁电薄膜的制备和特性研究[D]. 中国科学院研究生院. 2005. |
入库方式： OAI收割
来源：上海技术物理研究所
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