ITO玻璃襯底PLZT,ZnO摻雜薄膜及其透明異質(zhì)結(jié)的制備與性能研究.pdf

1、鋯鈦酸鉛鑭(PLZT)薄膜因其優(yōu)異的光學(xué)、鐵電和介電性能,成為制備透明鐵電器件的重要材料之一。本文采用溶膠-凝膠(Sol-gel)工藝直接在摻錫氧化銦(ITO)玻璃襯底上制備Pb1-xLaxZr0.53Ti0.47O3, ZnO:F:Al及摻雜薄膜,并通過引入緩沖層ZnO,成功地制備了ZnO:Al:F/Pb1-xLaxZr0.53Ti0.47O3/ZnO/ITO透明異質(zhì)結(jié),并對其特性進(jìn)行研究。
　　首先,詳細(xì)研究了退火溫度及旋涂層

2、數(shù)對PLZT薄膜晶相結(jié)構(gòu)、表面形貌、鐵電性、介電性及電光性能的影響,并據(jù)此確定了合理的工藝參數(shù)。結(jié)果表明:在550 oC~750 oC內(nèi),PLZT薄膜的表面平整,且較為致密,無明顯缺陷。PLZT鐵電薄膜在650 oC退火下無焦綠石及其它雜相,并且PLZT薄膜沿(110)晶面擇優(yōu)生長,PLZT/ITO界面清晰,具有較高的電光性能。隨著鍍膜層數(shù)的增加,PLZT薄膜的電性能有所改善,但是透光性能降低,薄膜鍍膜層數(shù)為10層時(shí)綜合性能較好。其次,

3、為了改進(jìn)PLZT薄膜的性能,探索了不同的Pb過量百分比、La含量及Bi摻雜對PLZT薄膜的晶相結(jié)構(gòu)、電滯回線(P-E)、電容-電壓特性(C-V)、電流-電壓特性(I-V)、抗疲勞性和透光率等性能的影響。實(shí)驗(yàn)表明,Pb過量為10％的PLZT薄膜具有較好的電性能;隨著La含量的增加,PLZT薄膜的透光性能不斷增強(qiáng),透光率最大可達(dá)到92%。Bi元素?fù)诫s可以降低 PLZT薄膜的漏電流,其中, Bi摻雜量y值為0.6時(shí), Pb0.9(La1-yB

4、iy)0.1Zr0.53Ti0.47O3薄膜具有較大的介電常數(shù)值(εr=801);接著,采用超聲波噴霧熱解(USP)技術(shù)制備了ZnO:Al:F(AFZO)透明電極薄膜,研究了不同襯底溫度和Al摻雜對AFZO薄膜的生長取向、晶相結(jié)構(gòu),電性能及透光性能的影響。結(jié)果表明,當(dāng)襯底溫度為320 oC時(shí),AFZO薄膜表現(xiàn)出較好的擇優(yōu)取向性,無雜相,表面致密,顆粒均勻,電光性能較好。當(dāng)F:Al:Zn=3:1.5:100時(shí),AFZO薄膜具有很好的電性能

5、(126Ω/sq)和光性能(80%);最后,研究了AFZO/PLZT/ZnO/ITO異質(zhì)結(jié)的鐵電性能、疲勞特性、I-V特性、C-V特性和透光性。結(jié)果表明,C-V曲線顯示出源于鐵電極化的回滯,具有可實(shí)現(xiàn)極化存儲的特征。引入ZnO緩沖層后,Bi摻雜薄膜的鐵電性能比未摻雜的薄膜有所降低,其剩余極化值從64μC/cm2變化為57μC/cm2;疲勞特性有明顯改善,極化反轉(zhuǎn)次數(shù)提高了兩個(gè)數(shù)量級;漏電流降低了近兩個(gè)數(shù)量級;PLZT薄膜的C-V曲線記憶