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层状结构铁电存储器的研究

王宁章  
【摘要】:本论文包含铁电薄膜及铁电存储器研究现状的评论、对铁电陶瓷的烧结、BIT薄膜材料的改良、层状结构铁电薄膜的制备及材料的晶相结构测试分析以及层状结构铁电薄膜界面电特性的研究。主要内容如下: 1)用特殊的固态反应烧结工艺制备了PZT及BNT铁电陶瓷。通过用XRD及SEM分析了铁电陶瓷的晶相结构,用RT66铁电测试仪测定了铁电陶瓷的电滞回线,分析结果表明,研究表明,采用在800℃预烧、保温2小时,1100℃终烧、保温12 h的烧结工艺,所得的BNT铁电陶瓷纯度高,致密性好、晶粒均匀,具有良好的铁电性能。 2)讨论了准分子激光淀积铁电薄膜的基本原理,研究了准分子激光淀积多层结构铁电薄膜的制备工艺,成功地在p-Si(100)基片上淀积了BIT、PZT/BIT和BIT/PZT/BIT等多层结构铁电薄膜。研究了铁电薄膜的晶相结构及表面形貌,测试了这三种铁电薄膜的电滞回线。结果表明,所制备的铁电薄膜具有较优的铁电性能。 3)用脉冲激光淀积方法在硅底片上淀积具有较好的c-轴取向的钕置换铋的Bi4-xNdxTi_3O_(12)薄膜,研究了不同的钕掺量及淀积工艺对BNT薄膜的铁电性能的影响,结果表明,当钕掺量x=0.8时,退火温度为680℃时,薄膜具有较优的c-轴取向,在应用电压为10V,测试频率为1MHz下,其剩余极化(Pr)及矫顽场(Ec)分别达到27μC/cm2和70kV/cm。研究还表明,Nd充分替代Bi后的Bi_(3.20)Nd_(0.80)Ti_3O_(12)薄膜增强了抵抗极化疲劳的能力,疲劳测试结果表明在开关次数达到1010后仍有较好的抗疲劳特性。 4)制备了极薄铁电薄膜Au/BIT/p-Si(100)结构与Au/PZT/p-Si(100)并对其微结构进行了研究,对极薄铁电薄膜的I-V曲线的温度特性进行了物理解释,分别对负电压区的I-T曲线及正电压区的I-V曲线进行了拟合,得出两个结论:一是在负电压区,电流I与温度T有关,I-T关系可用拟合曲线方程I=Aexp(b/T)表示,其漏电流的输运机制可能主要是界面态或高密度陷阱态的复合有关,这可能是极薄薄


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