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钛酸锶钡和氧化铈薄膜的制备及物理性能表征

代鹏超  
【摘要】:采用两步生长法,利用脉冲激光沉积法在Si(111)衬底上制备了10~40 nm的外延CeO_2薄膜,采用磁控溅射法构建了Pt/CeO_2/Si MOS结构,进一步表征了CeO_2薄膜的界面和介电性能,根据等效氧化物厚度-物理厚度曲线得出CeO_2薄膜的介电常数为37,由高频电容电导法计算得出界面态密度为10~(12)量级。 利用外延CeO_2薄膜充当缓冲层,应用脉冲激光沉积法在CeO_2/Si(111)衬底上制备了Ba_(0.6)Sr_(0.4)TiO_3(BST)薄膜,研究了不同氧压下沉积温度对BST薄膜结构的影响,结果表明,较低的氧压有利于制备高质量的BST薄膜,在1 Pa氧压下、沉积温度为750℃时制备出了高度择优的BST薄膜,通过构建MFIS结构,进一步研究了Pt/BST/CeO_2/Si电容器的电学性能,在5 V偏压下电容器的记忆窗口为0.8 V,外加偏压为10 V时漏电流密度仅为8.5×10~(-7) A/cm~2,说明电容器具有良好的绝缘性能。 采用磁控溅射法和脉冲激光沉积法制备了Pt/La_(0.5)Sr_(0.5)CoO_3/BST/La_(0.5)Sr_(0.5)CoO_3/ CeO_2/S(iPt/LSCO/BST/LSCO/CeO_2/Si)异质结电容器,实验发现,BST薄膜为(001)、(002)和(110)取向多晶钙钛矿结构,介电测量表明BST薄膜具有较大的介电常数和较高的调谐率,分别为493和22%。制备的LSCO/BST/LSCO电容器具有较小的漏电流密度,在5 V偏置电压下漏电流密度为8.7×10~(-6) A/cm~2。 应用磁控溅射法和脉冲激光沉积法,构建了Pt/BST/Pt和Pt/Ni-Ti/BST/Ni-Ti/Pt电容器,结果发现,非晶Ni-Ti阻挡层的引入,有效地抑制了BST和Pt之间的互扩散,减小了介电死层的厚度,明显增加了BST薄膜的介电常数;非晶Ni-Ti阻挡层有效降低了BST薄膜中氧空位的含量,与未加阻挡层的Pt/BST/Pt电容器相比,Pt/Ni-Ti/BST/Ni-Ti/Pt电容器具有较小的介电损耗和较低的漏电流密度。


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