Sol-Gel前驅(qū)單體法制備PZT鐵電薄膜技術與性能研究.pdf

1、80年代以來,隨著電子工業(yè)的迅速發(fā)展和薄膜制備技術的提高,鐵電薄膜材料因其具有優(yōu)越的介電、壓電、熱釋電、電光、聲光及非線性光學性能以及能夠與半導體技術集成而受到廣泛的研究.其中鋯鈦酸鉛(PbZr<,x>Ti<,1-x>O<,3>,PZT)鐵電薄膜,屬于ABO<,3>型鈣鈦礦結構,是當前應用最廣、研究最深入的鐵電薄膜材料,使之成為制備F RAM(非揮發(fā)性隨機存儲器)和DRAM(動態(tài)隨機存儲器)的優(yōu)選材料,目前常用的制備PZT鐵電薄膜的方法

2、有溶膠-凝膠法(Sol-Gel)、射頻磁控濺射、金屬有機物化學氣相沉積(MOCVD)、脈沖激光沉積(PLD)、分子束外延(MBE)等.其中Sol-Gel法制備PZT鐵電薄膜有著工藝、設備簡單易操作,組分可精確控制,組成可以任意設計,薄膜均勻性好,成膜溫度低,可大面積規(guī)?；a(chǎn)等優(yōu)點,特別適合復雜組分薄膜的生長,從而一直是制備PZT鐵電薄膜的重要方法.該試驗采用Sol-Gel法制備PZT鐵電薄膜,初始原料為醋酸鉛、硝酸鋯(或硝酸氧鋯)和鈦

3、酸正丁酯,乙二醇乙醚為有機溶劑.由于鋯醇鹽價格高,中國無工業(yè)產(chǎn)品,該研究課題以價廉容易獲得的硝酸鋯或硝酸氧鋯代替?zhèn)鹘y(tǒng)的鋯醇鹽為初始原料,解決原料國產(chǎn)化問題.實驗并摸索出不需要回流裝置、具創(chuàng)新意義的獨立前驅(qū)單體Sol-Gel薄膜制備方法和反提拉涂膜技術,直接由Pb<'2+>,Zr<'4+>,Ti<'4+>獨立前驅(qū)單體制備PZT前驅(qū)體.前驅(qū)單體的穩(wěn)定性對PZT溶膠-凝膠前驅(qū)體的形成很是關鍵.研究出了前驅(qū)單體Pb<'2+>,Zr<'4+>,T

4、i<'4+>有機溶液的制備方法;由三種穩(wěn)定的前驅(qū)單體按需要的化學計量比,任意、隨時調(diào)節(jié)Pb/Zr/Ti配比,制備穩(wěn)定的PZT前驅(qū)體溶膠方法.該試驗采用Pb<,1.1>Zr<,0.52>T<,i0.48>,鉛過量10％以補償在高溫退火晶化過程中鉛的揮發(fā),PZT濃度控制在0.2M~0.4M.基片分別為Si、Pt/Ti/SiO<,2>/Si,底電極為Pt,蒸Au或In、Ga合金為上電極.同時研究了PZT前驅(qū)單體混合、水解、縮聚反應過程控制;涂