磁控濺射鉭酸鋰薄膜工藝與熱釋電性能研究.pdf

1、鉭酸鋰（LiTaO3）具有非線性光學(xué)，熱釋電效應(yīng)等具有研發(fā)價(jià)值的性能。其作為光學(xué)器件、探測器件等器件的重要材料是當(dāng)前研究的重點(diǎn)。課題中對磁控濺射制備鉭酸鋰薄膜的工藝及薄膜的光學(xué)、電學(xué)性能進(jìn)行了重點(diǎn)研究，使用磁控濺射工藝制備了具有良好光學(xué)及電學(xué)性能的鉭酸鋰薄膜。研究了不同磁控濺射工藝對鉭酸鋰薄膜性能的影響。重點(diǎn)研究了不同射頻磁控濺射功率、襯底、退火溫度和退火氣氛對鉭酸鋰薄膜性能的影響。通過橢偏儀測試了鉭酸鋰薄膜的各項(xiàng)光學(xué)參數(shù)，計(jì)算出了薄膜

2、的光學(xué)禁帶寬度。研究了鉭酸鋰薄膜的極化工藝，并對極化后的薄膜的介電性能，鐵電性能以及熱釋電性能進(jìn)行了表征。最終，搭建熱釋電探測平臺，測試了鉭酸鋰薄膜作為敏感元的探測器的熱釋電響應(yīng)電流。
　　通過對鉭酸鋰薄膜的詳細(xì)表征，確定了能夠制備良好性能薄膜的濺射工藝。600oC時(shí)退火薄膜的Li含量高，但是結(jié)晶性能沒有650oC好，選擇600oC及650oC度退火，薄膜各有優(yōu)劣。200 W時(shí)濺射的薄膜的晶體性能較好，但是濺射速率沒有250W時(shí)快

3、，250 W功率下濺射的鉭酸鋰薄膜更接近(012)擇優(yōu)取向的單晶薄膜。這兩種功率下濺射的薄膜都具有一定的研究價(jià)值。
　　使用橢偏儀測試了薄膜的光學(xué)參數(shù)。測試了具有最好的晶體性能的鉭酸鋰薄膜的光學(xué)參數(shù)：折射率為2.33、消光系數(shù)為0.00234、光學(xué)禁帶寬度為3.66 eV。
　　研究了鉭酸鋰薄膜的電學(xué)性能，使用熱極化法對鉭酸鋰薄膜進(jìn)行了極化實(shí)驗(yàn)，通過多次實(shí)驗(yàn)得到了較好的極化工藝。并對極化前及極化后的薄膜的漏電流，鐵電性能進(jìn)行

4、了比較。發(fā)現(xiàn)極化過后，薄膜的鐵電性能進(jìn)一步加強(qiáng)，剩余極化比自發(fā)極化提高了5倍，達(dá)到0.684μC/cm2。測試了取得良好極化后薄膜的電學(xué)參數(shù)。薄膜漏電流為1.2×10-7 A，相對介電常數(shù)為14.08，介電損耗為0.139。搭建平臺對薄膜的熱釋電電流進(jìn)行了測量。薄膜在40oC時(shí)熱釋電系數(shù)為5.4 nC.cm-2.K-1，最終使用上面的電學(xué)參數(shù)對探測優(yōu)值及探測電壓響應(yīng)值進(jìn)行了計(jì)算， Fd為6.705 nC.cm.J-1，其Fv為93.87