射頻磁控濺射法制備PZT薄膜工藝與結(jié)構(gòu)性能研究.pdf

1、近年來，鐵電薄膜材料的制備、結(jié)構(gòu)、性能和應(yīng)用已經(jīng)成為國際上新型材料研究的一個熱點(diǎn)。鐵電薄膜材料的鐵電性質(zhì)及其在存儲器方面的應(yīng)用，尤其是在非揮發(fā)性鐵電存儲器(FRAM)中的應(yīng)用，也受到越來越多的關(guān)注。鋯鈦酸鉛(Pb(ZrxTi1-x)O3，PZT)薄膜材料是目前最重要的FRAM用鐵電材料之一。本論文針對Pb(Zr0.52Ti0.48)O3薄膜的制備工藝、退火工藝、微結(jié)構(gòu)以及鐵電性能進(jìn)行了系統(tǒng)的研究。 研究了Pt/Ti電極制備工藝對

2、薄膜結(jié)構(gòu)性能的影響，得出了電極制備工藝對薄膜微觀結(jié)構(gòu)和鐵電性的一些影響規(guī)律。 采用射頻磁控濺射法在4英寸的Pt/Ti/SiO2/Si基片上制備了PZT薄膜，利用AFM、XRD和鐵電性能測試，分析了薄膜制備工藝對薄膜微結(jié)構(gòu)與鐵電性能的影響，研究了制備工藝與性能之間的關(guān)系。獲得了制備PZT薄膜的優(yōu)化工藝：濺射氣氛Ar/O2比為45/0.65，濺射氣壓為0.52～0.54Pa之間，襯底溫度為200℃，功率為160w濺射，可獲得取向度高

3、、成膜質(zhì)量好以及電性能優(yōu)越的薄膜樣品。 采用快速熱處理對PZT薄膜進(jìn)行晶化，分析研究了晶化工藝對薄膜性能結(jié)構(gòu)的影響，結(jié)果表明：退火溫度為650℃，保溫時間為60s，退火氣氛為Ar/O2=1：1時，可以獲得剩余極化強(qiáng)度為＞60μC/cm2，漏電流密度為2.54×10-7Amps/cm2，基本滿足鐵電存儲器器件對薄膜材料性能的要求，可在鐵電存儲器預(yù)研項(xiàng)目中得到應(yīng)用。同時還研究了升溫模式對薄膜鐵電性能的影響，發(fā)現(xiàn)使用優(yōu)化后的升溫模式退