收藏本站
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

有机铁电P(VDF-TrFE)薄膜的制备及铁电性能研究

许华玉  
【摘要】: 铁电存储器具有高密度、高读写速度、低功耗、低成本等优点,被学术界和产业界公认为最有潜力的下一代存储器之一。随着现代科技的发展,对非挥发存储器(如铁电场效应晶体管(Ferroelectric Electric Field Effect Transistor, FeFET)存储器)的需求与日俱增,从而导致了对新的存储器材料的研究与探索的热潮。目前用于制备铁电存储器的铁电薄膜材料体系仍以锆钛酸铅(PZT)系为主。PZT薄膜具有一些良好的铁电性能,如较大的剩余极化值以及较低的热处理温度等。但是,PZT系列铁电薄膜也具有一些不利因素,尤其是抗疲劳性能差,经过多次翻转后铁电性能显著下降。同时,PZT系列铁电薄膜含有铅,容易污染环境,给人类的生存空间带来危害。所以,开发一类新的铁电材料来取代PZT变得尤为必要。以偏氟乙烯和三氟乙烯的共聚物(P(VDF-TrFE))为代表的有机铁电薄膜材料结晶温度较低、小的漏电流、抗疲劳特性好、自发极化较大,所以可望成为新的适用于FeFET器件的铁电薄膜材料。本文选择用旋涂法(spin-coating)在Pt(111)/Ti/SiO_2/Si(100)基片上制备了有机铁电P(VDF-TrFE)薄膜,并分别对其铁电、漏电流、介电性能进行了一些研究。 在本学位论文中,在第1章总结了铁电材料以及铁电薄膜的研究进展以及存在的问题。同时引出了有机铁电材料,介绍了有机铁电材料的结构、性能及应用。在此基础上,给出了本文的选材及研究目的与内容。在第2章介绍了本文实验所用的材料以及方法。 在第3章和第4章中,分别研究了薄膜厚度,邻苯二甲酸二乙酯(DEP)掺杂对P(VDF-TrFE)薄膜的微观结构、铁电性能及电学性能等性质的影响。结果表明薄膜厚度对薄膜性能有重要影响。在同一电场下,有机铁电薄膜的剩余极化强度随厚度的增加而增加,X射线衍射(XRD)表明这主要是由于P(VDF-TrFE)薄膜结晶度和薄膜厚度有直接的关系,薄膜厚度越大,越有利于结晶。当薄膜厚度减低至100 nm以下的时候,结晶度急骤减小,其铁电性能也迅速减弱。掺入适量的DEP薄膜结晶度有所降低,但是其铁电性,漏电流和抗疲劳特性都随着DEP含量的增加增大。铁电性并不是随着DEP含量单调增长,而是在到达一定量后,铁电性又随DEP含量的进一步增加而减小甚至消失。实验结果表明当掺杂浓度为15%时,P(VDF-TrFE)薄膜表现出最优的铁电和电性能。 第5章研究了制备Nd~(3+)掺杂Bi_4Ti_3O_(12) (Bi_(3.5)Nd_(0.5)Ti_3O_(12),记为BNT)薄膜和P(VDF-TrFE)/BNT双层复合薄膜,并研究了其微观结构、铁电性能及电学性能。结果表明复合薄膜有利于改善BNT薄膜的微观结构,减小漏电流,提高抗疲劳性能。双层复合薄膜的极化强度和介电常数会随着P(VDF-TrFE)厚度增加而减小。由于P(VDF-TrFE)薄膜的铁电性比BNT薄膜弱很多,当P(VDF-TrFE)薄膜厚度增加时,会使P(VDF-TrFE)/BNT双层复合铁电薄膜内的电偶极子数量少于相同区域内的BNT薄膜的电偶极子数量,导致铁电性减弱。随着P(VDF-TrFE)厚度的增加,电荷移动受到P(VDF-TrFE)薄膜的阻挡程度增大,所以漏电流密度也会减小。由于复合薄膜电容可以看成是P(VDF-TrFE)薄膜电容与BNT薄膜电容串联,而P(VDF-TrFE)的介电常数小于BNT的介电常数。当P(VDF-TrFE)薄膜厚度增加时,会使P(VDF-TrFE)/BNT双层复合铁电薄膜的电容与介电常数减小。


知网文化
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前20条
1 李健;王华;许积文;任明放;杨玲;;退火温度对Bi_4Ti_3O_(12)_Bi_3TiNbO_9复合薄膜铁电性能的影响[J];电工材料;2010年02期
2 刘英,曹晓珑;电介质材料介电、铁电性能研究的计算机模拟新手段[J];绝缘材料;2004年04期
3 赵素玲;官建国;张联盟;王龙海;;Pb用量对锆钛酸铅薄膜微观结构和铁电性能的影响[J];硅酸盐学报;2006年06期
4 易图林;张颖;谢艳丁;;BIT/PLZT/BIT多层铁电薄膜的I-V特性研究[J];空军雷达学院学报;2006年04期
5 袁镇;贺立龙;;制备工艺对PMN铁电陶瓷性能的影响[J];现代电子技术;2007年14期
6 朱骏,卢网平,刘秋朝,毛翔宇,惠荣,陈小兵;SrBi_(4-x)La_xTi_4O_(15)陶瓷材料铁电、介电性能研究[J];哈尔滨理工大学学报;2002年06期
7 卢网平,朱骏,惠荣,陆文峰,陈小兵;Sr_2Bi_(4-x)La_xTi_5O_(18)铁电陶瓷性能的研究[J];哈尔滨理工大学学报;2002年06期
8 成传品;唐明华;叶志;周益春;郑学军;;(Bi,Yb)_4Ti_3O_(12)薄膜退火研究[J];半导体技术;2007年03期
9 刘乃源;张伟;;Sol-Gel法制备择优取向铁电陶瓷薄膜的研究进展[J];山东建筑大学学报;2007年04期
10 成传品;唐明华;叶志;周益春;;氮气中退火制备(Bi,Dy)_4Ti_3O_(12)铁电薄膜[J];湘潭大学自然科学学报;2007年04期
11 张伟;范素华;张丰庆;冯博楷;马建平;车全德;;单层膜厚对钙锶铋钛钕薄膜结构及性能的影响[J];山东建筑大学学报;2008年01期
12 张兴国;刘军;骆英;;PZT铁电薄膜的制备与性能[J];稀有金属材料与工程;2008年S1期
13 周云;蒋魁强;王珊珊;王军辉;;铌酸钠钾基压电陶瓷的结构与性能研究[J];中国计量学院学报;2009年01期
14 范素华;桂舟;张丰庆;田清波;;铈掺杂对钙铋钛铁电陶瓷取向及性能的影响[J];稀有金属材料与工程;2009年S2期
15 尹奇异;袁硕果;肖定全;丁明;赵娣芳;田长安;;0.95K_(0.47)Na_(0.47)Li_(0.06)NbO_3-0.05Ba_(0.95)Sr_(0.05)TiO_3陶瓷的微结构与压电性能[J];压电与声光;2010年05期
16 周飞;吴浪;吴文娟;滕元成;李玉香;;(0.94-x)Bi_(0.5)Na_(0.5)TiO_3-0.06BaTiO_3-xLiNbO_3系无铅压电陶瓷的微结构和电性能研究[J];功能材料;2011年02期
17 李启寿;肖定全;朱建国;;钇掺杂对BSPT高温压电陶瓷铁电性能的影响[J];无机材料学报;2011年02期
18 徐玲芳;陈文;周静;李君;;1-3型压电复合材料的制备及性能研究[J];武汉理工大学学报;2006年06期
19 唐俊雄;唐明华;杨锋;张俊杰;周益春;郑学军;;(Bi_(3.7)Dy_(0.3))(Ti_(2.8)V(0.2))O_(12)铁电薄膜的制备及退火影响[J];半导体技术;2008年02期
20 范素华;徐静;王培吉;张丰庆;;退火工艺对CaBi_(4.3)Ti_4O_(15)铁电薄膜性能影响[J];材料热处理学报;2008年02期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 陈晓明;刘鹏;;BiFeO_3-doped0.94(Na1/2Bi1/2TiO_3)-0.06BaTiO_3陶瓷的微观结构、介电及铁电性能[A];2011中国材料研讨会论文摘要集[C];2011年
2 杨祖培;常云飞;刘冰;魏灵灵;李晓蕊;;(K_(0.5)Na_(0.5))NbO_3无铅压电陶瓷性能的研究[A];中国化学会第二十五届学术年会论文摘要集(下册)[C];2006年
3 王道利;裘进浩;朱孔军;季宏丽;谢实辉;;不同Sb源掺杂[(K_(0.44)Na_(0.52))Li_(0.04)](Nb_(0.9-x)Ta_(0.1)Sb_x)O_3无铅压电陶瓷性能的影响[A];第三届全国压电和声波理论及器件技术研讨会论文集[C];2008年
4 李月明;陈文;徐庆;廖梅松;周静;;工艺条件对Na_(0.5)Bi_(0.5)TiO_3—K_(0.5)Bi_(0.5)TiO_3系无铅压电陶瓷性能的影响[A];中国硅酸盐学会2003年学术年会论文摘要集[C];2003年
5 陈旻;徐庆;陈文;徐苏龙;陈新亮;;La_2O_3对柠檬酸盐法制备(Na_(0.5)Bi_(0.5))_(0.93)Ba_(0.07)TiO_3陶瓷压电和铁电性能的影响[A];中国稀土学会第一届青年学术会议论文集[C];2005年
6 杨刚;岳振星;李继威;李龙土;;PMNZT压电陶瓷在力电耦合载荷作用下的铁电性能研究[A];中国电子学会第十五届电子元件学术年会论文集[C];2008年
7 吴秀梅;吕笑梅;朱劲松;;应力对铋系铁电薄膜性能影响的研究进展[A];第八届全国内耗与力学谱会议论文集[C];2006年
8 林元华;姜庆辉;何泓材;王瑶;南策文;;多铁性氧化物基磁电材料的制备及性能[A];《硅酸盐学报》创刊50周年暨中国硅酸盐学会2007年学术年会论文摘要集[C];2007年
9 李俊红;汪承灏;刘梦伟;徐联;;适用于压电硅微传声器的PZT压电薄膜的研制[A];2008年全国声学学术会议论文集[C];2008年
10 林元华;姜庆辉;何泓材;王瑶;南策文;;多铁性氧化物基磁电材料的制备及性能[A];《硅酸盐学报》创刊50周年暨中国硅酸盐学会2007年学术年会论文集(二)[C];2007年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 王力海;铋基极性陶瓷中的非铁电性起源压电效应研究[D];山东大学;2013年
2 谷艳红;铁酸铋高性能多铁陶瓷材料的制备与研究[D];武汉大学;2013年
3 陈敏;稀土掺杂的钛酸铋铁电材料的研究[D];华中科技大学;2004年
4 刘晓芳;PZT/聚合物基压电复合材料结构与性能研究[D];武汉理工大学;2005年
5 范素华;(CaSr)Bi_4Ti_4O_(15)铁电薄膜的制备与特性[D];武汉理工大学;2007年
6 黄桂芳;无机表面薄膜力学及耐蚀性能研究[D];湖南大学;2005年
7 孙秋;掺杂PZT薄膜的制备及微结构与铁电性能研究[D];哈尔滨工业大学;2007年
8 王俊明;PbMg_(1/3)Nb_(2/3)O_3-PbTiO_3铁电薄膜结晶特性及性能[D];哈尔滨工业大学;2009年
9 章薇;Ba(Fe_(1/2)Nb_(1/2))O_3基薄膜的PLD生长、结构与性能[D];浙江大学;2012年
10 徐玲芳;1-3型PZT5/epoxy resin压电复合材料的制备、结构与性能研究[D];武汉理工大学;2006年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 杨雄;KNBT陶瓷纤维/环氧树脂1-3复合材料的制备及性能研究[D];武汉理工大学;2008年
2 赵兵;多铁性复合材料的研究[D];北京科技大学;2008年
3 何丽群;A,B位掺杂对六方相LuMnO_3的结构和铁电性的影响[D];华南理工大学;2012年
4 陈秀娜;单相多铁性材料的制备及磁电性能[D];武汉理工大学;2012年
5 吴素娟;柠檬酸盐法制备NBT基陶瓷的压电性能与铁电性能研究[D];武汉理工大学;2005年
6 顾红星;Bi(Fe_(1-x)Co_x)O_3和Bi_5Ti_3(Fe_(1-x)Co_x)O_(15)陶瓷的制备及其铁磁、铁电性能[D];武汉理工大学;2011年
7 王敏;多铁性材料的制备及性能表征[D];武汉理工大学;2011年
8 陈春燕;层状钙钛矿多铁改性研究[D];扬州大学;2013年
9 许华玉;有机铁电P(VDF-TrFE)薄膜的制备及铁电性能研究[D];湘潭大学;2010年
10 魏长松;溶胶电泳沉积法制备PZT膜材料技术及性能研究[D];武汉理工大学;2006年
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62982499
  • 010-62783978