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

1、當今,導電薄膜鎳酸鑭(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,廣泛應用于微電子學和光電子學.目前鐵電薄膜/導電薄膜異質(zhì)結(jié)構(gòu)的研究仍然是國際上研究的熱點.本文采用溶膠凝膠法制備LNO、LSCO導電薄膜,研究了其制備工藝(如熱處理制度),組分(La/Sr比)對薄膜性能的影響,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)預晶化制度對薄膜性能有較大的影向.適當縮短預處理時間和延長退火處理時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<'·> 電負性

3、較大,能夠奪取導帶中的電子,相當于增加了受主雜質(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LSCO導電薄膜結(jié)構(gòu)及其電性能的影響,當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.鈷酸鍶鑭導電薄膜的導電主

4、要是通過(Co<'4+><,Co3+>)',可以認為是空穴導電,屬于P型半導體.PZT/LNO異質(zhì)結(jié)結(jié)構(gòu)中,實驗表明,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中的氧能補充由于反復極化產(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的疲勞實驗發(fā)現(xiàn),經(jīng)