鐵電-氧化物異質(zhì)結(jié)的集成及器件研究.pdf

1、本論文主要包括兩部分內(nèi)容。第一部分，采用磁控濺射法（Magnetron Sputtering）法在SrTiO3（100）基片上制備了不同沉積溫度的La0.5Sr0.5CoO3（LSCO）氧化物薄膜。薄膜的X射線Ф掃描證明在650℃生長(zhǎng)的LSCO薄膜為外延薄膜，利用四探針?lè)y(cè)量了LSCO薄膜的電阻率，發(fā)現(xiàn)LSCO薄膜的電阻率隨生長(zhǎng)溫度的升高單調(diào)下降，LSCO薄膜的輸運(yùn)性質(zhì)直接反映了其內(nèi)部結(jié)構(gòu)。在此基礎(chǔ)上，采用溶膠-凝膠（Sol-Gel）法

2、成功地制備了La0.5Sr0.5CoO3/PbZr0.53Ti0.47O3/La0.5Sr0.5CoO3三明治結(jié)構(gòu)的PZT鐵電異質(zhì)結(jié)。X射線衍射譜表明隨著LSCO薄膜生長(zhǎng)溫度的不斷升高，PZT薄膜高度擇優(yōu)趨勢(shì)越來(lái)越明顯，原子力顯微鏡掃描圖顯示PZT薄膜的粗糙度隨LSCO薄膜生長(zhǎng)溫度的提高單調(diào)下降。通過(guò)沉積Pt電極之后，利用鐵電測(cè)試儀測(cè)量Pt/La0.5Sr0.5CoO3/Pb2r0.53Ti0.47O3/La0.5Sr0.5CoO3/P

3、t鐵電電容器性能，實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)底電極LSCO薄膜對(duì)于電容器的鐵電性、漏電流密度等都有直接的影響。隨著LSCO薄膜的生長(zhǎng)溫度的不斷升高，LSCO薄膜擇優(yōu)取向趨勢(shì)逐漸加強(qiáng)，與鐵電材料PZT的晶格匹配狀況逐步提高，改善了LSCO/PZT的界面狀況及PZT的晶格結(jié)構(gòu)。
　　 第二部分，采用固態(tài)反應(yīng)燒結(jié)法制備了La1.89Ce0.11CuO4粉末靶材，利用激光脈沖沉積（PLD）法及磁控濺射方法制備了電子型超導(dǎo)La1.89Ce0.11CuO4（

4、LCCO）薄膜。LCCO薄膜的X射線衍射譜及薄膜（004）峰的搖擺曲線表明：我們所制備的LCCO薄膜結(jié)構(gòu)完整，沿c軸高度擇優(yōu)生長(zhǎng)。對(duì)比激光脈沖沉積法與磁控濺射法所得到的薄膜，我們發(fā)現(xiàn)磁控法得到的薄膜的Tc0要高于激光沉積法得到的薄膜，這主要是由于我們所采用的激光器功率比較低所致。應(yīng)當(dāng)指出，激光脈沖沉積法得到的薄膜的表面平整度要比磁控濺射法制備的薄膜好，這有利于異質(zhì)結(jié)器件的集成。利用激光脈沖沉積法制備了空穴型巨磁阻La0.67Sr0.33

5、MnO3（LSMO）薄膜，X射線衍射譜說(shuō)明LSMO是高度（001）擇優(yōu)取向的薄膜，并對(duì)LSMO薄膜進(jìn)行了常規(guī)的電學(xué)、磁學(xué)測(cè)量。在獲得了良好的單層薄膜的基礎(chǔ)上，原位制備了La0.67Sr0.33MnO3/Ba0.77Sr0.23TiO3/La1.89Ce0.11CuO4異質(zhì)結(jié)構(gòu)。X射線衍射譜表明所得到的異質(zhì)結(jié)各層結(jié)構(gòu)完整，高分辨透射電鏡圖顯示所制備的三層界面清晰。采用金屬氧化物材料代替?zhèn)鹘y(tǒng)的半導(dǎo)體材料，使用鐵電材料Ba0.77Sr0.23