復(fù)合金屬氧化物導(dǎo)電薄膜的制備、微結(jié)構(gòu)和電性能研究.pdf

1、當(dāng)今,導(dǎo)電薄膜鎳酸鑭(LaNiO<,3>、LNO)、鈷酸鍶鑭(La<,x>Sr<,1-x>CoO<,3>LSCO)主要用于鐵電薄膜鈦酸鍶鋇和鋯鈦酸鉛(BST,PZT)電容器、傳感器等的電極材料或緩沖層,廣泛應(yīng)用于微電子學(xué)和光電子學(xué).目前鐵電薄膜/導(dǎo)電薄膜異質(zhì)結(jié)構(gòu)的研究仍然是國際上研究的熱點(diǎn).本文采用溶膠凝膠法制備LNO、LSCO導(dǎo)電薄膜,研究了其制備工藝(如熱處理制度),組分(La/Sr比)對(duì)薄膜性能的影響,并將LNO薄膜用作PZT薄膜

2、的電極和緩沖層,研究PZT/LNO異質(zhì)結(jié)構(gòu)的鐵電、疲勞特性.溶膠凝膠法制備LNO薄膜中,發(fā)現(xiàn)預(yù)晶化制度對(duì)薄膜性能有較大的影向.適當(dāng)縮短預(yù)處理時(shí)間和延長退火處理時(shí)間有助于薄膜晶粒的長大,從而提高薄膜的電性能.薄膜在空氣或還原氣氛下進(jìn)行熱處理容易造成薄膜中存在氧空位和缺陷,影響了薄膜的電性能,因此最好在通氧的情況下進(jìn)行熱處理來提高薄膜的電性能.在氧化氣氛下,由于氧的1/2O<,2>(g)→O<'x><,o>+V'<,M>+h<'·> 電負(fù)性

3、較大,能夠奪取導(dǎo)帶中的電子,相當(dāng)于增加了受主雜質(zhì),它能夠接受滿帶中躍遷過來的電子,使?jié)M帶中的空穴數(shù)增加,提高了LaNiO<,3>薄膜的有效載流子數(shù)目,因而過剩的氧造成負(fù)電中心(金屬空位)和空穴,材料電阻減小.在sol-gel制備LSCO薄膜中,研究了La/Sr比對(duì)LSCO導(dǎo)電薄膜結(jié)構(gòu)及其電性能的影響,當(dāng)La/Sr=1,薄膜具有均勻、致密的晶粒,La<,0.5>Sr<,0.5>CoO<,3>處于三方相且電阻率較低.鈷酸鍶鑭導(dǎo)電薄膜的導(dǎo)電主

4、要是通過(Co<'4+><,Co3+>)',可以認(rèn)為是空穴導(dǎo)電,屬于P型半導(dǎo)體.PZT/LNO異質(zhì)結(jié)結(jié)構(gòu)中,實(shí)驗(yàn)表明,和Pt電極相比,LNO薄膜由于和PZT薄膜之間擁有良好晶格匹配性,能促使PZT薄膜呈(100)擇優(yōu)取向,同時(shí)使得PZT晶粒趨于致密、均勻,晶粒尺寸變小.引入LNO薄膜能改善PZT薄膜的疲勞特性,主要原因在于LNO中的氧能補(bǔ)充由于反復(fù)極化產(chǎn)生的聚集在薄膜和電極界面的氧空位.Au/PZT/LNO結(jié)構(gòu)的PZT的疲勞實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn),經(jīng)