氧化物異質(zhì)外延過(guò)程中應(yīng)變研究.pdf

1、氧化物薄膜由于其豐富的物理性質(zhì)可廣泛地被應(yīng)用于微電子學(xué)、光電子學(xué)和微電子機(jī)械系統(tǒng)等領(lǐng)域，對(duì)其制備工藝和生長(zhǎng)控制的研究愈加受到重視。本論文基于激光分子束外延的基本原理，以高能電子反射為主要監(jiān)測(cè)工具，對(duì)氧化物薄膜特別是鐵電氧化物薄膜異質(zhì)外延過(guò)程中應(yīng)變行為及其控制方法進(jìn)行了系統(tǒng)的研究，并取得了一系列有意義的結(jié)果，主要包括以下內(nèi)容：
　　利用反射高能電子衍射（RHEED）的信息對(duì)薄膜結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析。RHEED是動(dòng)態(tài)的分析薄膜生長(zhǎng)有力監(jiān)測(cè)工具

2、，從RHEED的衍射圖案和衍射圖形的強(qiáng)度振蕩曲線可以讀取薄膜生長(zhǎng)的模式和應(yīng)變過(guò)程。從生長(zhǎng)模式上看，可以分析如層狀生長(zhǎng)，層島結(jié)合生長(zhǎng)，島狀生長(zhǎng)，織構(gòu)以及這幾種生長(zhǎng)模式的轉(zhuǎn)變過(guò)程；從監(jiān)測(cè)應(yīng)變釋放上看，可以通過(guò)精細(xì)分析衍射點(diǎn)的間距得到具體的應(yīng)變釋放過(guò)程。
　　氧化物薄膜異質(zhì)外延應(yīng)變行為的理論預(yù)測(cè)和解釋。對(duì)于晶格失配較小的外延體系（如BaTiO3/SrTiO3~2.18％），薄膜以層狀方式進(jìn)行生長(zhǎng)，臨界厚度和應(yīng)變釋放過(guò)程可以用經(jīng)典的Mat

3、thews-Blakeslee公式進(jìn)行預(yù)測(cè)；對(duì)于晶格失配較大的體系（如 MgO/SrTiO3~8%），薄膜以島狀方式進(jìn)行生長(zhǎng)，應(yīng)變釋放過(guò)程可以由彈性應(yīng)變島的理論體系進(jìn)行解釋。對(duì)于具有生長(zhǎng)模式轉(zhuǎn)變的體系，可以由上述理論結(jié)合RHEED分析不同階段的應(yīng)變過(guò)程和與之對(duì)應(yīng)的生長(zhǎng)模式。
　　通過(guò)理論預(yù)測(cè)和RHEED的檢測(cè)，控制氧化物薄膜生長(zhǎng)，特別是控制鐵電氧化物薄膜生長(zhǎng)中的應(yīng)變行為。(1)計(jì)算了各種晶格失配度體系的臨界厚度，并與實(shí)驗(yàn)觀察值進(jìn)行