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本文对应用于DRAM电容介质的钛酸锶钡(BST)薄膜材料的制备与性能进行了研究。采用溶胶—凝胶方法以廉价的Ba和Sr的醋酸盐为前躯体成功制备了均一BST薄膜,并对其结构与性能进行了表征。
在热解、晶化过程中升温速率、保温时间、降温速率对薄膜的结构有较大的影响。探索了工艺对薄膜表面形貌的影响,最佳烧结工艺条件为:升温速率0.5℃/min,降温速率1℃/min。在BST薄膜与基质之间制备了TiO2缓冲层,它有效解决了电极与基质剥离的问题。利用SEM、TG、DTA,对烧结制度、晶化温度进行了分析,得到最佳晶化温度为750℃,保温时间60min。研究了薄膜厚度对其电学性能的影响,采用溶胶—凝胶方法制备薄膜的厚度为450nm时,Pt/BST/Pt薄膜电容器在1KHz下其介电常数为70.2,介电损耗0.09。
研究了微量元素铋、钇和铌对BST薄膜(掺量分别为:0.7~3mol﹪和0.39~4.12mol﹪)的结构与介电性能的影响规律。测试了薄膜的介电性能与微量元素含量的关系。结果表明,微量元素的掺加改善了薄膜的介电损耗,而Y元素同时也改善了薄膜的介电常数。采用SEM,XRD,TEM等测试手段分析了薄膜的表面形貌、薄膜厚度、晶相结构、颗粒大小等,对其变化现象进行了初步的分析和讨论。结果表明,微量元素的掺加细化了薄膜的颗粒,没有改变薄膜的晶相结构。