PZT薄膜的極化開(kāi)關(guān)電流特性與非線性電流—電壓特性研究
發(fā)布時(shí)間：2020-12-20 01:34
鋯鈦酸鉛(PbZr0.52Ti0.48O3,簡(jiǎn)稱為PZT)以其優(yōu)良的介電性能、鐵電性能、壓電性能以及與半導(dǎo)體工藝良好的兼容性獲得了人們的廣泛重視。PZT作為一種重要的鐵電材料,普遍應(yīng)用在非揮發(fā)性存儲(chǔ)器、動(dòng)態(tài)隨機(jī)存儲(chǔ)器、紅外傳感器、和微控制器等領(lǐng)域。本課題主要研究PZT薄膜的電流特性,主要包括極化開(kāi)關(guān)電流特性與非線性Ⅰ-Ⅴ特性。研究PZT的極化電流開(kāi)關(guān)特性對(duì)于PZT薄膜在鐵電存儲(chǔ)器領(lǐng)域的應(yīng)用具有十分重要的意義,研究非線性Ⅰ-Ⅴ特性可以促進(jìn)PZT薄膜在壓敏電阻器領(lǐng)域的應(yīng)用。本課題中使用溶膠-凝膠（sol-gel）法制備PZT薄膜。在性能測(cè)試方面,利用X射線衍射和場(chǎng)發(fā)射掃描電子顯微鏡來(lái)分析薄膜的物相成份和表面形貌,使用鐵電材料參數(shù)測(cè)試儀測(cè)試薄膜的鐵電特性,使用半導(dǎo)體參數(shù)分析儀測(cè)試薄膜的Ⅰ-Ⅴ特性。為研究不同擇優(yōu)取向PZT薄膜的極化開(kāi)關(guān)電流特性,本課題采用改進(jìn)的退火工藝以產(chǎn)生不同擇優(yōu)取向的PZT薄膜。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,采用PbTiO3（PT）種子層制備的PZT薄膜隨機(jī)取向,而直接在鉑基底上制備的PZT薄膜呈（1...
【文章來(lái)源】：天津大學(xué)天津市 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校
【文章頁(yè)數(shù)】：60 頁(yè)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【部分圖文】：
鈣鈦礦型晶體結(jié)構(gòu)
大的電疇并且伴隨著疇壁運(yùn)動(dòng)，此過(guò)程不再時(shí)（圖中 B 點(diǎn)），晶體內(nèi)部只有單個(gè)電疇，極度，則極化強(qiáng)度只會(huì)有微小的增加，這是由。當(dāng)電場(chǎng)強(qiáng)度減小時(shí)，極化強(qiáng)度也隨之減小的極化強(qiáng)度并不為 0（圖中 D 點(diǎn)），這也說(shuō)示的極化強(qiáng)度值為剩余極化強(qiáng)度 Pr（reman化強(qiáng)度值為自發(fā)極化強(qiáng)度 Ps（saturation poly 軸的交點(diǎn)。場(chǎng)時(shí)，鐵電體的極化強(qiáng)度逐漸降低至 0 然后加反向電場(chǎng)強(qiáng)度值稱為矯頑場(chǎng) Ec（coerciv如果不考慮鐵電體的疲勞特性，并且沒(méi)有外極化狀態(tài)都是可以保持不變的。如圖中所示化強(qiáng)度值來(lái)保存二進(jìn)制中的“1”和“0”狀備 FeRAM。
所以 PZT 的 I-V 特性很有研究意義。當(dāng)前對(duì)于 PZT 薄膜的導(dǎo)電機(jī)理還存在爭(zhēng)議，但是現(xiàn)階段主要應(yīng)用的有 電模型，即肖特基發(fā)射模型（ES）、普爾法蘭克導(dǎo)電模型（PF）、空間電制電流效應(yīng)。這 3 種導(dǎo)電模型的應(yīng)用受到 PZT 薄膜的制備工藝、所采用的、薄膜厚度、摻雜等因素的影響。在本課題中，應(yīng)用肖特基發(fā)射模型來(lái)分T 薄膜的非線性 I-V 特性，應(yīng)用空間電荷限制電流模型來(lái)分析 PZT 薄膜的開(kāi)關(guān)電流特性。3.1 肖特基發(fā)射模型（ES）肖特基發(fā)射模型示意圖如圖 1-3（a）所示，當(dāng)鐵電薄膜與金屬電極接觸界面處形成阻擋層，也就是形成了肖特基勢(shì)壘。在沒(méi)有外加電壓的狀態(tài)下很難越過(guò)肖特基勢(shì)壘形成電流，所以電流受到限制。在外加強(qiáng)電場(chǎng)作用下基勢(shì)壘被削弱，勢(shì)壘高度降低，使得電子更輕松地越過(guò)勢(shì)壘形成電流，最后電流的增加。
【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]鋯鈦酸鉛薄膜的生長(zhǎng)與表征[J]. 張翊,潘峰,包達(dá)群,王建艷,郭航. 光學(xué)精密工程. 2013(11)
[2]制備穩(wěn)定PZT溶膠及影響因素的分析[J]. 劉慧斌,翁文劍,程逵,杜丕一,沈鴿,韓高榮. 稀有金屬材料與工程. 2008(S2)
[3]PZT鐵電薄膜Sol-Gel技術(shù)制備和電性能研究[J]. 夏冬林,劉梅冬,趙修建,周學(xué)東. 無(wú)機(jī)材料學(xué)報(bào). 2004(02)
[4]溶膠-凝膠法制備PZT納米晶反應(yīng)機(jī)理[J]. 吳湘?zhèn)?段學(xué)臣,陳振華. 中國(guó)有色金屬學(xué)報(bào). 2003(01)
博士論文
[1]PZT鐵電存儲(chǔ)器的研究[D]. 蔡道林.電子科技大學(xué) 2008
本文編號(hào)：2926950
【文章來(lái)源】：天津大學(xué)天津市 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校
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【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【部分圖文】：
鈣鈦礦型晶體結(jié)構(gòu)
大的電疇并且伴隨著疇壁運(yùn)動(dòng)，此過(guò)程不再時(shí)（圖中 B 點(diǎn)），晶體內(nèi)部只有單個(gè)電疇，極度，則極化強(qiáng)度只會(huì)有微小的增加，這是由。當(dāng)電場(chǎng)強(qiáng)度減小時(shí)，極化強(qiáng)度也隨之減小的極化強(qiáng)度并不為 0（圖中 D 點(diǎn)），這也說(shuō)示的極化強(qiáng)度值為剩余極化強(qiáng)度 Pr（reman化強(qiáng)度值為自發(fā)極化強(qiáng)度 Ps（saturation poly 軸的交點(diǎn)。場(chǎng)時(shí)，鐵電體的極化強(qiáng)度逐漸降低至 0 然后加反向電場(chǎng)強(qiáng)度值稱為矯頑場(chǎng) Ec（coerciv如果不考慮鐵電體的疲勞特性，并且沒(méi)有外極化狀態(tài)都是可以保持不變的。如圖中所示化強(qiáng)度值來(lái)保存二進(jìn)制中的“1”和“0”狀備 FeRAM。
所以 PZT 的 I-V 特性很有研究意義。當(dāng)前對(duì)于 PZT 薄膜的導(dǎo)電機(jī)理還存在爭(zhēng)議，但是現(xiàn)階段主要應(yīng)用的有 電模型，即肖特基發(fā)射模型（ES）、普爾法蘭克導(dǎo)電模型（PF）、空間電制電流效應(yīng)。這 3 種導(dǎo)電模型的應(yīng)用受到 PZT 薄膜的制備工藝、所采用的、薄膜厚度、摻雜等因素的影響。在本課題中，應(yīng)用肖特基發(fā)射模型來(lái)分T 薄膜的非線性 I-V 特性，應(yīng)用空間電荷限制電流模型來(lái)分析 PZT 薄膜的開(kāi)關(guān)電流特性。3.1 肖特基發(fā)射模型（ES）肖特基發(fā)射模型示意圖如圖 1-3（a）所示，當(dāng)鐵電薄膜與金屬電極接觸界面處形成阻擋層，也就是形成了肖特基勢(shì)壘。在沒(méi)有外加電壓的狀態(tài)下很難越過(guò)肖特基勢(shì)壘形成電流，所以電流受到限制。在外加強(qiáng)電場(chǎng)作用下基勢(shì)壘被削弱，勢(shì)壘高度降低，使得電子更輕松地越過(guò)勢(shì)壘形成電流，最后電流的增加。
【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]鋯鈦酸鉛薄膜的生長(zhǎng)與表征[J]. 張翊,潘峰,包達(dá)群,王建艷,郭航. 光學(xué)精密工程. 2013(11)
[2]制備穩(wěn)定PZT溶膠及影響因素的分析[J]. 劉慧斌,翁文劍,程逵,杜丕一,沈鴿,韓高榮. 稀有金屬材料與工程. 2008(S2)
[3]PZT鐵電薄膜Sol-Gel技術(shù)制備和電性能研究[J]. 夏冬林,劉梅冬,趙修建,周學(xué)東. 無(wú)機(jī)材料學(xué)報(bào). 2004(02)
[4]溶膠-凝膠法制備PZT納米晶反應(yīng)機(jī)理[J]. 吳湘?zhèn)?段學(xué)臣,陳振華. 中國(guó)有色金屬學(xué)報(bào). 2003(01)
博士論文
[1]PZT鐵電存儲(chǔ)器的研究[D]. 蔡道林.電子科技大學(xué) 2008
本文編號(hào)：2926950
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