溶胶凝胶法制备La掺杂钛酸铋薄膜和多层膜及其铁电性质研究

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1、溶歧一凝腔法制稀La掺杂铁泼铡镪薄膜年fl多层膜技Je铁IU性质英立提要中文摘要镧掺杂钛酸铋((Bi。La，)T加、：)以其商剩余极化强度、良好的疲劳强度和介电响应快等优点，在铁电随机存储器(FRAM)上的应用前景非常广阔，是近年来人们研究的热点。虽然在这方面的工作已经取得了可喜的进展。但要使其成功地应用于FRAM器件上，仍有很多问题有待进一步解决，如因剩余极化强度不够大，所制得FRAM的容量偏小还不能与现有的动念随机存储器(DRAM)等器件竞争等。现有已经生产出来的FRAM器件的容量大约在兆(M)的量级，与现有的DRAM等随机存储器

2、的容量差距较大。所以有必要提高剩余极化强度来增加FRAM的容量。因此，对具有高剩余极化强度薄膜的制备和研究是一项很有意义的工作。本文采用溶胶一凝胶法，研究了薄膜制备工艺中的烘烤温度(即溶剂的挥发温度)对(Bi—L扎，s)Ti：,O。：(BLT)薄膜的影响。发现在保持薄膜结晶温度和有机物分解温度相同的情况下，烘烤温度对BLT薄膜的晶体结构、表面形貌和铁电性质均产生重要影响。在较低烘烤温度下得到的薄膜(117)择优取向明显。但随着烘烤温度增加，薄膜的(117)择优取向逐渐减弱。薄膜的表面晶粒形貌则从棒状逐渐转变为盘状。本文还测量了薄膜的铁

3、电性质，发现在250。C烘烤温度下得到的薄膜具有最大的剩余极化强度，2Pr为28．4DC／cm2。本文还对Bi。Ti。0．。(BT)／(Bi。：。La。，。)Ti。0：(BLT)多层膜进行了研究。在Pt／Ti／SiO。／St衬底上制备了BT／BLT多层膜。该多层膜的周期为60nnlBLT／30nmBT重复三次达到所需的薄膜厚度。实验的结果显示，这样的多层膜结构能带来剩余极化强度的增强，可以达到61心／cm2，并且薄膜仍然显示了很好的疲劳强度，表明采用多层膜结构是一种提高BLT薄膜极化强度的有效方法。关键词：铁电薄膜，溶胶一凝胶法，烘烤

4、温度。多层膜作者：王强指导教师：沈明荣浒}按．糍胶法制蔷La掺杂铁限制铋薄膜和多层膜I；6乏J￡铁l乜性质英文拦蛰Abstract(Bi4。La)Ti30i2(BLT)filmhasbeeninvestigatedextensivelyfortheapplicationintheferroelectrierandomaccessmemories(FRAMs)．ButthedevelopmentoftheFRAMsislimitedforitslowercapacitythanthedynamicrandomaccessmemories

5、(DRAMs)ThekeytoimprovethecapacityofFRAMsistoimprovetheremnantpolarizationofthethinfilms．Therefore，theresearchforthethinfilmswithhighremnantpolarizationisanimportantwork．Inthispaper,wefoundthecrystalstructures，surfacemorphologyandferroelectricspropertiesofBLTthinfilmswer

6、egreatlyaffectedbythebakingtemperaturesduringsol-gelprocessing．Atlowerbakingtemperature，the(117)一orientationintheBLTthinfilmwaspreferred．However,withtheincreasingofthebakingtemperature，the(117)diffractionpeakbecameweaker．Inaddition，thesurfacemorphologyofthefilmschangedf

7、romrodliketoplatelike．TheferroelectricspropertiesweremeasuredanditwasfoundthattheBLTthinfilmhasthelargestremnantpolarizmion(2Pr)28．4pC／cm2atabakingtemperatureof250"C．Theenhancementofremnantpolarizationwasalsoobservedinartificiallymultilayered(Bi325Lao7s)Ti3012(BLT)／BiaT

8、i3012(BT)filmsThemultilayerwaspreparedonplatinumcoatedsiliconsubstratebychemicalsolutiondepositionThemultilaye