多鐵性薄膜的化學(xué)方法制備及性能研究.pdf

1、多鐵性薄膜材料是在器件多功能化、集成化、小型化的發(fā)展趨勢(shì)下發(fā)展起來(lái)的一種新型材料。它因?yàn)橥瑫r(shí)具有兩種以上的鐵性能，在制作多功能器件、集成器件或機(jī)敏(SMAM)器件等方面都有很好的應(yīng)用前景，近年來(lái)得到了廣泛的研究。鐵酸鉍是室溫下同時(shí)具有鐵電和反鐵磁性的單相多鐵材料，為扭曲的三方鈣鈦礦結(jié)構(gòu)，具有高的居里溫度(830℃)和尼爾溫度(370℃)，是近年國(guó)際上研究的熱點(diǎn)。本文使用溶膠-凝膠方法制備鐵酸鉍.鈦酸鉛固溶體薄膜和純相的鐵酸鉍薄膜，探討了

2、鐵酸鉍基薄膜的化學(xué)制備工藝，以及不同的工藝過(guò)程對(duì)薄膜結(jié)構(gòu)和電性能的影響。 對(duì)于鐵酸鉍-鈦酸鉛薄膜而言，隨退火溫度的提高，薄膜的結(jié)晶性變好，介電性能在650℃之前逐漸提高，溫度繼續(xù)升高性能下降。因此，高于600℃低于700℃的退火溫度有利于降低薄膜的漏電流密度。而當(dāng)溶膠濃度由0.2M增加到0.4M后，鐵酸鉍-鈦酸鉛薄膜的漏電流降低，電性能變好，0.4M薄膜的漏電流密度在300 kV/cm的電場(chǎng)下依然保持在10-5A/cm2的數(shù)量級(jí)

3、。此外，在常用的上電極材料中，Au比Pt能更為有效地抑制金屬-介質(zhì)界面層的缺陷，形成良好的歐姆接觸，從而獲得低損耗、絕緣性良好的鐵酸鉍.鈦酸鉛薄膜體系。低溫測(cè)試結(jié)果顯示，隨著溫度從-100℃升高到室溫，鐵酸鉍-鈦酸鉛薄膜的剩余極化逐漸增大。 鐵酸鉍薄膜隨著厚度增加，薄膜結(jié)晶性變好，三方相鈣鈦礦結(jié)構(gòu)更加明顯。厚度在400nm以上的薄膜，介電常數(shù)隨厚度增加而增加，并且薄膜的絕緣性變好。每4層退火的薄膜介電性能好于一次性退火薄膜，且漏