鐵電薄膜、半導體薄膜應力的x射線衍射表征與研究

1、分類號密級UDC1注學位論文鐵電薄膜、半導體薄膜應力的X射線衍射表征與研究（題名和副題名）王敬宇（作者姓名）指導教師姓名左長明副教授電子科技大學成都（職務、職稱、學位、單位名稱及地址）申請學位級別碩士專業(yè)名稱材料科學與工程論文提交日期2011.3論文答辯日期2011.5學位授予單位和日期電子科技大學答辯委員會主席評閱人年月日注1注明《國際十進分類法UDC》的類號萬方數(shù)據(jù)摘要I摘要隨著信息技術的迅猛發(fā)展，薄膜微電子元器件得到了前所未有的廣

2、泛使用。人們需要將具有各種不同性能的薄膜材料(例如：鐵電、半導體等性能)利用現(xiàn)代復合技術復合到一起，構成具有各種優(yōu)異性能的復合材料體系。因此薄膜材料性能與制備的研究是目前國際上廣為關注的重要課題之一。在影響薄膜材料的諸多因素中，內(nèi)應力絕對是不可忽視的一個重要因素。內(nèi)應力的存在會直接影響薄膜材料的成品率、穩(wěn)定性和可靠性。此外，眾所周知，薄膜中的殘余應力可能會造成薄膜的開裂、表面形成小丘凸起或翹曲，導致鐵電薄膜失效；而半導體薄膜材料的能量帶

3、隙也會受到內(nèi)應力的影響。本文首先從薄膜中內(nèi)應力對元器件的影響、內(nèi)應力的成因模型及影響內(nèi)應力的因素等幾個方面對薄膜應力研究進行了概述。并基于此，提出了本文的研究目的，即通過對薄膜應力的研究，改善薄膜性能，進而提高元器件的可靠性和穩(wěn)定性。隨后對目前常用的薄膜應力測試方法進行了回顧，由于X射線衍射的無損檢測特性以及較高的精度，本文選擇X射線衍射作為薄膜應力表征的主要手段。本文的重點是利用Ψ掃描、高分辨倒易空間、掠入射、極圖等不同的X射線應力測

4、試方法分別對帶STO緩沖層的YBCO薄膜、BST鐵電薄膜、ZnO半導體薄膜中的應力進行了表征，本文不僅利用X射線應力測量的傳統(tǒng)方法測量了BST鐵電薄膜中的殘余應力，而且將倒易空間圖、掠入射的方法成功的應用于高度織構的YBCO薄膜以及ZnO半導體薄膜的應力測量，并對薄膜中的應力與薄膜的微結構以及性能之間的關系做了一定的討論，由對YBCO薄膜的研究可知，在STO緩沖層上制備的YBCO薄膜的織構情況及外延生長相較直接在LAO基片上制備的YBC

5、O薄膜來說更好；由對BST鐵電薄膜殘余應力的研究可知，薄膜中的應力為三維應力，并且在整個退火過程中面內(nèi)應力都是各向異性的；ZnO半導體薄膜的應力研究展示了薄膜內(nèi)壓應力與拉應力的變化規(guī)律；對各樣品ca值的計算揭示了制備的薄膜與理想的六方密積堆結構接近，對比常規(guī)XRD(002)衍射峰與掠入射(100)衍射峰的搖擺曲線半高寬，得出ZnO薄膜鑲嵌塊的傾斜小于扭轉，即ZnO薄膜垂直晶格方向排列比面內(nèi)更加有序。通過倒易空間掃描分析，了解到基片不完美