鑭鍶鈷氧薄膜的脈沖激光沉積法制備及電性能測試.pdf

1、鐵電薄膜集成器件是當代信息科學技術的重要前沿之一,而鈣鈦礦結構的鐵電薄膜與導電薄膜的異質結構是集成鐵電器件的核心.為了使鐵電薄膜能更好地應用于集成器件,選用合適的方法制備制備合適的電極是非常重要的,電極層的性能直接決定了鐵電薄膜材料性能的優(yōu)劣.本論文的主要任務就是用脈沖激光法在不同的襯底上沉積導電鈣鈦礦結構氧化物La<,0.5>Sr<,0.5>CoO<,3>薄膜,并對生長出薄膜的結晶程度、表面形貌及導電性能進行了測試及分析.以實現(xiàn)應用于

2、集成鐵電器件,達到電極與鐵電薄膜界面的結構匹配,延長鐵電集成器件的壽命.本文用脈沖激光沉積法在Si襯底、SiO<,2>/Si襯底、Pt/Ti/SiO<,2>/Si襯底、LaAlO<,3>襯底四種襯底上制備了La<,0.5>Sr<,0.5>CoO<,3>薄膜.結晶程度及表面形貌測試結果顯示LaAlO<,3>襯底上生長的薄膜晶化程度和生長情況最好,其次為Pt/Ti/SiO<,2>/Si襯底上生長的薄膜,在鍍膜溫度為600℃,鍍膜氧壓為50P

3、a條件下,Si襯底和SiO<,2>/Si襯底上的薄膜晶化程度也已很好.而Si襯底、SiO<,2>/Si襯底及Pt/Ti/SiO<,2>/Si襯底上生長的薄膜都有不同程度的微裂紋產(chǎn)生.經(jīng)過爐內退火(in-situ)處理的薄膜樣品產(chǎn)生微裂紋的程度有所減輕,層層蒸鍍,并經(jīng)過in-situ處理的薄膜樣品表面形貌顯著改善.而爐外后退火(ex-situ)處理對薄膜沒有改善.晶格匹配、熱膨脹系數(shù)的匹配是獲得生長良好薄膜的關鍵因素.La<,0.5>Sr

4、<,0.5>CoO<,3>薄膜電性能的測試顯示電阻率與結晶程度、表面形貌密切相關.但Pt/Ti/SiO<,2>/Si襯底上生長的薄膜雖然也存在微裂紋,電阻率卻最低,其原因可能在于薄膜厚度薄,在進行薄膜表面電阻測量時,電子穿透La<,0.5>Sr<,0.5>CoO<,3>薄膜從Pt膜上傳輸走了.本文還研究了傾斜襯底上La<,0.5>Sr<,0.5>CoO<,3>薄膜和另外一種鈣鈦礦結構氧化物La<,0.67>Ca<,0.33>MnO<,3

5、>薄膜的電阻各向異性效應,結果顯示,傾斜襯底上生長的La<,0.5>Sr<,0.5>CoO<,3>薄膜和La<,0.67>Ca<,0.33>MnO<,3>薄膜都有電阻各向異性效應,并且隨著襯底的傾斜角度的增大,各向異性越明顯,這與傾斜襯底上薄膜的各向異性生長有關.此外,我們還發(fā)現(xiàn)了傾斜襯底上La<,0.5>Sr<,0.5>CoO<,3>薄膜的激光感生電壓(LITV)效應,以及La<,0.5>Sr<,0.5>CoO<,3>薄膜的氣敏效應.