單晶硅襯底上制備鈦酸鍶薄膜及其擇優(yōu)取向研究.pdf

1、單晶硅(Si)是重要的半導(dǎo)體材料，具有優(yōu)良的機(jī)械和電學(xué)性能。將半導(dǎo)體工藝和功能材料的制備結(jié)合，可優(yōu)化材料性能。鈦酸鍶(STO)具有良好的化學(xué)穩(wěn)定性、特殊的結(jié)構(gòu)和好的介電特性，是一種用途廣泛的電子功能陶瓷材料。在Si上制備得到的高質(zhì)量STO，不僅是很有前景的柵介質(zhì)材料，也常作為各種功能氧化物薄膜在Si襯底上異質(zhì)外延生長(zhǎng)時(shí)的過(guò)渡層。
　　本文分別利用化學(xué)液相沉積法(LPD)以及物理射頻磁控濺射法在普通平襯底和經(jīng)過(guò)表面改型處理的單晶Si

2、(100)襯底上制備STO薄膜。通過(guò)優(yōu)化實(shí)驗(yàn)參數(shù)以獲得高質(zhì)量的STO薄膜，主要研究?jī)?nèi)容如下:
　　1.采用液相沉積法制備STO，研究親水時(shí)間、沉積溫度以及退火溫度等對(duì)薄膜成相及形貌的影響。XRD和SEM的分析結(jié)果表明:襯底表面親水性是LPD法能否進(jìn)行的基礎(chǔ)，對(duì)襯底親水處理10分鐘可以得到較好的親水效果;配制前驅(qū)液的過(guò)程中應(yīng)緩慢注入硼酸;經(jīng)較低的沉積溫度(40℃)沉積，650℃退火4小時(shí)后得到連續(xù)平整的薄膜，沉積溫度升高薄膜表面形貌

3、變差。制備的STO薄膜無(wú)明顯取向，是以多晶形式存在的，提高其外延特性還有待進(jìn)一步研究。
　　2.采用射頻磁控濺射法制備STO，研究濺射參數(shù)和熱處理?xiàng)l件對(duì)薄膜生長(zhǎng)取向和表面形貌的影響。XRD和SEM的分析結(jié)果表明:襯底溫度較低時(shí)晶粒內(nèi)部缺陷較多，則結(jié)晶性不佳，襯底溫度較高時(shí)呈現(xiàn)多晶生長(zhǎng)的趨勢(shì)，襯底溫度為300℃時(shí)薄膜((e)00)方向的擇優(yōu)生長(zhǎng)最明顯;濺射功率和濺射氣壓的降低有利于薄膜((e)00)擇優(yōu)取向生長(zhǎng);700℃是最佳的退火