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)是重要的半導體材料，具有優(yōu)良的機械和電學性能。將半導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)外延生長時的過渡層。
　　本文分別利用化學液相沉積法(LPD)以及物理射頻磁控濺射法在普通平襯底和經(jīng)過表面改型處理的單晶Si

2、(100)襯底上制備STO薄膜。通過優(yōu)化實驗參數(shù)以獲得高質(zhì)量的STO薄膜，主要研究內(nèi)容如下:
　　1.采用液相沉積法制備STO，研究親水時間、沉積溫度以及退火溫度等對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法能否進行的基礎，對襯底親水處理10分鐘可以得到較好的親水效果;配制前驅(qū)液的過程中應緩慢注入硼酸;經(jīng)較低的沉積溫度(40℃)沉積，650℃退火4小時后得到連續(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薄膜無明顯取向，是以多晶形式存在的，提高其外延特性還有待進一步研究。
　　2.采用射頻磁控濺射法制備STO，研究濺射參數(shù)和熱處理條件對薄膜生長取向和表面形貌的影響。XRD和SEM的分析結(jié)果表明:襯底溫度較低時晶粒內(nèi)部缺陷較多，則結(jié)晶性不佳，襯底溫度較高時呈現(xiàn)多晶生長的趨勢，襯底溫度為300℃時薄膜((e)00)方向的擇優(yōu)生長最明顯;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;700℃是最佳的退火