高分子輔助沉積法在鎳基板上制備的BaTiO3薄膜的漏電特性研究.pdf

1、本文利用高分子輔助沉積法(PAD)在Ni基板上制備BaTiO3薄膜,對其漏電流進行了測試與分析,分別利用Frankel-Pool emission, Space Charge Limited Current(SCLC)與 Schottky emission等機制來描述,分析得到了薄膜的結(jié)構(gòu)特征及能帶圖。得到BTO薄膜內(nèi)部主要以氧空位缺陷電離的電子為主要載流子,BTO/Ni界面因氧化鎳緩沖層的分解及鎳基板與BTO薄膜的擴散而呈現(xiàn)歐姆接觸。

2、BTO薄膜的電子遷移率為μ=0.001cm2/Vs,根據(jù)其漏電流計算得到BTO薄膜內(nèi)的載流子濃度大約為Nt=1.222×1015/cm3,薄膜內(nèi)的雜質(zhì)能級為Ec-Et=0.26eV,由此我們確定薄膜內(nèi)部的缺陷主要為氧空位。在負(fù)電壓下漏電機制為肖特基導(dǎo)電機制,通過不同溫度的漏電流,根據(jù)公式的到Au/BTO界面有效勢壘為0.30eV。利用一階線性電路對薄膜分析,測試其J-t曲線,計算得到薄膜界面電阻與體電阻大小及隨電壓變化趨勢,得到結(jié)果與實

3、驗及理論相符合。利用分步退火法對薄膜進行退火,避免了Ni基板被氧化,同時降低了薄膜的氧空位,降低了薄膜漏電流。對薄膜緩沖層進行研究,利用不同厚度的緩沖層,通過使其在制備過程中的分解降低薄膜氧空位。實驗得到在5％H2O2的50℃水浴中氧化2h效果最好。對薄膜進行富鈦摻雜,多余的Ti在薄膜中以TiO2的形式存在,鈦摻雜一方面可以對氧進行固定,減少氧空位,同時其摻雜為P型摻雜,與氧空位形成的N型導(dǎo)電相復(fù)合,減小薄膜漏電。同時薄膜中的Ti離子含