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铁电薄膜是影响铁电存储器性能的主要因素,随着铁电存储器的深入研究,各种铁电材料引起了人们极大的兴趣,Bi4Ti3O12因其抗疲劳特性及取向自由被认为是极具前途的铁电存储器材料。本文选用掺钕(Nd)改性的Bi3.15Nd0.85Ti3O12作为研究对象,对其晶粒取向和晶粒形貌做了一系列研究。 文中采用sol-gel法在Pt/Ti/SiO2/Si(100)结构电极上制备出了Bi3.15Nd0.85Ti3O12(BNT)薄膜。在薄膜制备的退火阶段,研究了不同的退火温度和退火方式对薄膜晶粒取向和形貌的影响,并根据所得现象分析了薄膜的成核和生长机理,得出薄膜结晶时温度越高越利于c轴取向的晶粒成核,但同时也利于a轴取向的晶粒生长,进而讨论了决定晶粒取向时成核和生长之间的竞争机制,根据试验结果,认为薄膜在低温结晶时,生长起主导作用,相反地,在高温结晶时,成核起主导作用。此外,在Pt/Ti/SiO2/Si(100)电极上引入了TiO2种子层来生长BNT薄膜,研究了不同退火温度和退火方式下薄膜的晶粒取向和形貌变化。由于TiO2种子层利于a轴取向的薄膜的成核,更利于a轴取向的BNT薄膜形成,但与BNT薄膜的匹配度较Pt电极与BNT薄膜的匹配度低,反而更利于体成核的形成,难以提高薄膜的a轴取向度,直到在750℃条件下使用快速退火的方式,才较大程度上抑制了体内成核的发生,导致其a轴取向度的较大提高,制得高a轴取向的柱状晶粒的薄膜。相应地,退火气氛对薄膜晶粒取向的影响也被研究,发现采用N2和O2退火的薄膜其结晶度比采用空气退火的薄膜要好,并且采用N2退火后的薄膜其a轴取向度最高,剩余极化值最大,而采用空气退火的薄膜其a轴取向度最低,剩余极化值最小。