反鐵電薄膜在高K材料上的制備以及在信息儲(chǔ)存中的應(yīng)用.pdf

1、鐵電存儲(chǔ)器的存儲(chǔ)原理是基于鐵電薄膜的剩余極化,即當(dāng)外加電場(chǎng)或電壓撤去后,鐵電薄膜仍存在正、負(fù)剩余極化值,分別對(duì)應(yīng)于存儲(chǔ)器的“1”和“0”數(shù)字信息。因此,鐵電存儲(chǔ)單元無(wú)需外電場(chǎng)和電壓的維持,仍能保持原有的極化信息。鐵電存儲(chǔ)器雖然具有一些優(yōu)異性能,但其研制中仍有一些急待解決的問(wèn)題,如薄膜材料的選擇,優(yōu)質(zhì)鐵電薄膜要求有大的剩余極化值Pr和較低的矯頑場(chǎng)Ec,抗疲勞性能等。
　　 PZT反鐵電薄膜是過(guò)去的幾十年中研究最廣泛的一種薄膜材料。

2、本文采用溶膠—凝膠(sol-gel)的方法,制備了PZT反鐵電薄膜,并對(duì)工藝中的退火溫度和鉛過(guò)量進(jìn)行了深入研究,這些研究結(jié)果改進(jìn)了PZT反鐵電薄膜的工藝方法,優(yōu)化了薄膜的性能。得出了750℃為最佳的退火溫度,鉛過(guò)量20％為最佳的鉛過(guò)量程度等結(jié)果。之后我們分析了H+離子注入PZT鐵電薄膜所產(chǎn)生類(lèi)反鐵電現(xiàn)象的機(jī)理。
　　 PZT反鐵電薄膜具有很多優(yōu)異的特性,但在外加電壓撤掉后,其剩余極化值接近于零,這一性質(zhì)決定了其不能作為鐵電存儲(chǔ)器

3、件的材料。本文是在高介電常數(shù)材料Al2O3上通過(guò)sol-gel的方法制備PZT反鐵電薄膜。通過(guò)對(duì)反鐵電薄膜電滯回線的測(cè)量,發(fā)現(xiàn)反鐵電薄膜存在剩余極化值,并隨著Al2O3/PZT薄膜厚度比的不斷增大,剩余極化值Pr也不斷增大。因此,反鐵電薄膜的兩個(gè)剩余極化值既可以作為兩種狀態(tài)被外電路讀取,也可以作為調(diào)制溝道的源漏極導(dǎo)通狀態(tài)來(lái)區(qū)別“0”和“1”。通過(guò)對(duì)MFIS結(jié)構(gòu)的反鐵電電容的C-V測(cè)量,發(fā)現(xiàn)了反鐵電薄膜存在記憶窗口,并且隨著外加電壓的不斷