RF-磁控溅射广泛用于制备具有更多应用中的陶瓷薄膜，其中基板置于两个电极之间的低压室中。电极由RF电源驱动，RF电源在电极之间产生氩气的等离子体和电离。DC电位用于将离子驱动朝向BT-靶的表面引起原子敲掉靶并在基板表面上的冷凝。在过去几年中，广泛的讨论专注于粉末，散装体或薄膜中存在的纳米晶体Bt的结晶相。 已经进行了各种方法以通过使用不同的沉积技术[3-5]来最大化铁电解中的残余偏振。通过使用导电氧化物电极[6]已经观察到增强的铁电性。然而，氧化物电极仍然存在制造难度大、成本高、蚀刻工艺复杂等问题，许多技术问题尚未解决。高纯度铟锡氧化物（ITO）（ITO）（在2O3./ SnO2)，广泛用于平板显示器、太阳能电池、探测器的电触点，因为它们具有高导电性和光学透明性[7-8]。无论其透明度如何，ITO薄膜已经成功地用作铁电非易失性存储器中的导电金属氧化物底层。 使用商业bt靶材的问题是，它们在阴极侵蚀过程中断裂，导致后续的膜沉积过程中的不均匀性。该目标劣化可以是由于蚀刻条件与磁控管溅射处理过程中出现的蚀刻区域相关的蚀刻条件[7]，这通过真空参数确定，并且还由于在烧结时靶向的靶标的残余应力条件仅为静止低于Batio之间的共晶温度（1322°C）3.和典型的tio2在BT商业粉末中过量。 在本研究中，我们制备了BaTiO3.低温rf -溅射制备-薄膜来自高能球磨机加工的粉末的烧结BT靶在ITO / Si（111）基板上，其中ITO薄膜是电极。此外，结构和m报道了纳米晶BT薄膜的微观结构表征。 实验BaTiO的目标3.(BT) (50 mm直径)由BT商用粉末(99.9%)和粒径为2µm的粉末开始制备，之前通过高能工艺(SPEX 8000混合磨机)干磨。最大铣削时间是120分钟，以10分钟的间隔测量粒度。通过XRD（Rigaku D / MAX-2100，辐射Cuka）监测研磨粉末的粒径的演变。粉末在138MPa处是单霞的压制，然后在950℃下烧结在Felisa-炉中1小时，以获得几个患者微观结构的差异。 的ITO /Si(111)衬底由涂有ITO的天然氧化物的Si(111)晶片组成(沉积时间为1和2分钟)。使用Sn和靶标通过DC-磁控凝固溅射获得ITO涂层。ITO层的制备特性如表1所示。在Si(111)衬底上溅射的In和Sn原子在空气气氛中退火后形成ITO，并在石英管炉(thermolyne - barnsteadi -21100)中加热后450℃/1h2-H2气氛提高其电导率。采用XRD、SEM、AFM、显微拉曼光谱和PFM对ITO/Si(111)衬底进行了表征;以排除SiO信号2在拉曼光谱中，先前表征了涂有三氧化钛氧化物的Si（111）氧化物晶片。 表格1。Si衬底上的ITO涂层电极的制备参数。
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工作压力 |
9.1 x 10-2mBarr |
基于“增大化现实”技术的通量 |
25-30 sccm. |
O2助势 |
5 sccm. |
沉积时间 |
1,2,5,6分钟 |
基板 |
Si（111）氧化 |
采用rf -磁控溅射(Intercovarmex)方法在ITO/Si(111)衬底上制备了BT薄膜，该薄膜具有最小的晶粒尺寸和均匀的微观结构。所用的工作压力为10毫尿，氩气和氧气通量为9.9 sccm和0.66 sccm，功率为75W。沉积时间变化（90,150和210分钟）。使用10℃/ min的加热和冷却速率手术，在600,700和800℃下以600,700和800℃退火的薄膜。BT的薄膜的结构特征在于XRD。通过XRD监测和分析烧结温度和沉积时间对晶粒尺寸生长过程的影响，通过XRD和AFM显微照片的图像分析来确定膜微观结构的二次生长效应。此外，AFM的粗糙度测量用作确定薄膜质量的标准。通过压电力显微镜（PFM）实现了BT膜的压电响应（结构域配置）对BT孔的增长条件的分析效果。该系统之前用BT取向(001)微晶进行校准，并嵌入多晶陶瓷中。 结果和讨论BT高能研磨粉末在研磨30分钟后达到亚微米尺寸(360 nm)，小于280 nm时达到120分钟。如上所述，从120分钟获得的粉末开始，将靶材按所需的几何形状单轴压紧，烧结过程结束后，平均晶粒尺寸分别为34和360 nm。目标在制备几个BT膜后，目标呈现了理论密度的86％的密度值，并在磁控溅射过程中存活蚀刻条件。用沉积次数为90,120和210分钟制备的制备的BT膜的厚度分别为250,470和830nm。用XRD分析了不同薄膜的微晶尺寸在16 ~ 22 nm之间。 在图1中，在600,700和800℃下退火的BT膜的AFM地形图像示出了可以观察到微观结构。图1 (a)和(b)显示了一个特性赤字谷物形态，靠近Batio薄膜的单分散晶粒尺寸3.在600和700ºC下获得。 
图1所示。a)BaTiO在600、700和800℃下烧结的“as coated”BT薄膜的AFM显微图3./ITO-2min/Si(111)和b) BaTiO3./ ITO-1min / Si(111)。 随着烧结温度增加，可以观察到晶粒生长行为。这可以最好地在图2的图形中看到，其中示出了沉积时间（90至210分钟）和烧结温度的依赖性。例如，当涂层时间为150分钟时，样品的晶粒尺寸从120 nm增加到210 nm当烧结温度分别从600升至800ºC。 
图2。沉积时间依赖于在600,700和800ºC下退火的BT薄膜的晶粒尺寸。 通过烧结温度为800ºC，可以观察到从均匀到尖锐形成的晶粒的晶粒形态的晶粒形态的变化以及用粗糙度测量的表面平整度的强烈变化。图1(b)的图像显示表面的颗粒分布非常混乱。可以清楚地观察到纳米颗粒的团聚以及更高的孔隙率，从而导致更高的粗糙度值和薄膜的断裂。在左图像中观察到异常晶粒生长，其中存在嵌入细粒基质中的非对称大颗粒。 烧结温度和沉积时间对晶粒尺寸的影响如图2所示。在800℃下烧结90分钟后获得240nm的平均晶粒尺寸。随着较长的沉积次数，晶粒尺寸的增量较小，标记导致平均粒度为200nm，如图2所示。这表明对于800℃的较长沉积时间（210分钟）和烧结温度，发生重结晶过程，并且不适当地进行晶粒生长。 图3显示了当温度从600升至800℃的BT薄膜的粗糙度达到不同沉积时间（90至210分钟）。在薄膜中观察到具有温度和沉积时间的粗糙度的增加。该结果可以与温度和随图2中观察到的沉积时间的温度和降低的晶粒尺寸的增加有关。 
图3。RMS变化作为BT薄膜不同沉积时间的温度的函数。 图4显示了在上述参数和不同温度下退火的BT薄膜的XRD测量结果。与来自粉末的预期相比，制备的薄膜的XRD图谱不是很敏锐，特别是在600℃下退火的薄膜中。我们可以得出结论，600-800℃的所选烧结范围导致Bt-薄膜的结晶为600℃，为此目的的最小温度。 
图4。Batio的XRD模式3./ ITO-1min / Si（111）薄膜在600,700和800°C（A，B）处进行热处理。BATIO的典型解构结果3./ITO-2min/Si(111)在44-46°范围内2θ.显示了BT四方相(c)的(002)和(200)峰的重叠。 衬底Si(111)的主峰可以被识别，而ITO峰的缺失可能是因为它的ITO层非常薄（〜10 nm）。从XRD结果获得电影的结构，并且作为第一个近似，所有图案都适合标准立方相BT的峰位置，特别是2θ.= 44.95°接近期望值BT立方相的(200)面。使用BT卡玉＃75-2122获得上方标准立方相的峰值位置的图中所示的米勒指数。文献中有几篇报道认为薄膜中存在立方相可以明显地与四方BT相区分，因为四方BT在44.85和45.38处有两个重叠峰[12-13]。再次，特征分裂（200）和（002）在范围内44-46°2θ.用于四方的BATIO3.在制备的bt -薄膜的XRD谱图中没有明显观察到[11]。为了更加洞察BT薄膜的结构行为，开展了所提到的范围中XRD图案的峰值去折叠（图4C）。结果如图4所示。从这些结果中，显然薄膜具有四方相而是在内应力下进行四方相，使得晶格参数在压缩应力下略微失真，导致XRD光谱中的宽单峰。通过对沉积在Ti-Al/Si(111)氧化基底上的这些薄膜进行显微拉曼散射实验(图5)，可以获得关于这一点的进一步信息。BT陶瓷的四方转移到大约120℃和四方相中，三个A1+ e模式从三个区域中心红外活动声子F出现1 u和一个，所谓的“静音模式”，E + B.1来自f.2 u．这些模式由于与晶格离子性相关的长范围的静电力而进一步分成纵向（LO）和横向（至）模式[13-14]。在305厘米处出现一个峰-1表示TiO内部的不对称6BT薄膜的Octahedra [15-16]。因此，可以假设形成的BT膜没有立方对称性。峰值出现在520厘米处-1，对应一个1(3.)模式不能被观察到，因为外表Si（111）在相同波数处的峰值。 
图5。Batio的拉曼光谱3./ ITO-2min / Si(111)薄膜。 识别XRD和微拉曼测量结构的问题不是一个新的，也不是一个解决问题。有几个方面需要考虑。首先，在几件纸中报道了在室温下异常立方相稳定的临界尺寸，从小于40nm [17]至约190nm [18]。 来自不同合成方法，条件和实验技术的临界大小测定结果存在明显的差异。在本例中，通过傅里叶分析，所制备薄膜的微晶尺寸约为20 nm。该具体问题是否在粉末中纳米晶体具有真正的立方相，当XRD结果时似乎立方体时没有任何四方，是实际讨论主题。例如，Clark等人。结论，根据粉末，纳米晶体Bt颗粒是四边形而不是立方体，根据拉曼活性模式的四方相。欧洲杯猜球平台在这项工作中，我们基于BT薄膜的情况下的类似测量和XRD峰折叠的结论。 结论通过RF溅射在ITO / Si（111）基材上成功制造BT-薄膜，并从通过高能铣削和低温烧结制备的BT靶开始。在低烧结温度（950℃）的目标上最佳微观结构特性，例如：亚模粒粒度（〜260nm），可以获得高致密化和均匀性。观察到退火温度对Bt膜微观结构和导致四方细胞变形的强烈依赖性。特别是，在800°C的温度和较长的测试沉积时间(210 min)下，确定了二次再结晶过程。通过显微拉曼光谱验证了60 nm粒径薄膜中四方相铁电态的存在1(2）模式，表明TiO内的不对称性6八面体被观察到。XRD结果表明，四方扭曲的阶段表现为宽的单峰。这一细节是通过XRD和微观拉曼测量来识别结构问题的典型证据，这不是一个新问题，也不是一个解决的问题。目前通过PFM（压电响应显微镜）表征胶片的表征进一步的工作。 确认作者承认PedroGarcíaJiménez的技术支持。Torres-Heredia Victor感谢CONACyT在其硕士课程期间提供的奖学金。这项工作得到了CONACyT-México的支持。 参考1。BaTiO薄膜的形成3.通过蒸发“，Rev. SCI。instr。，26 [5]（1955）463。 2。王志强，“铁电性在固体化学中的应用”，《化学》，3(2000)267-283。 3.R. Thomas，S. Mochizuki，T.Mihara和T.Ishida，“PZT（65/35）和PLZT（8/65/35）薄膜通过Sol-Gel工艺：结构，微观结构和电气的比较研究性质“，薄实心薄膜，443（2003）14-22。 4.M. Foeth，“用定量透射电子显微镜测定铁电畴壁的热展宽”，École Polithecnique Fédérale，瑞士洛桑，论文No 2022(1999)。 5.J. F. Scott, L. Kammerdiner, M. Paris, S. Traynor, V. Ottenbacher, A. Shawabkeh and W. F. Oliver，“锆钛酸铅亚微米薄膜记忆体的开关动力学”，J. applied。理论物理。， 64 [2] (1988) 787-792. 6.T. Sato, T. Kuroiwa, K. Sugahara and H. Ishiwara， " Bi的准备3.25+ xLa0.75“透明国际”3.O12.ruthenium电极上的+ y薄膜“，JPN。J. Appl。物理。，41（2002）2105-2109。 7.N. W. Jang, S. B. Mah, D. S. Paik, H. W. Choi and C. Y. Park, “Structural and Electrical properties of PLZT films on ITO-coated glass prepared by a sol-gel process”, Materials Research Bulletin, 34, [9] (1999) 1463-1472. 8.李国栋，“铁电铋的制备及其电学性质”3.25LA.0.75“透明国际”3.O12.薄膜使用铟 - 薄薄的氧化物导电层作为底部电极“，J. phys.: Congens。物质。，16（2004）4983-4990。 9.G.戈兰和A. Axelevitch，“磁控溅射靶的环形蚀刻区域”，薄固体薄膜，300（1997）72-77。 10。Muñoz-Saldaña, B. Mullier和G. A. Schneider，《BaTiO的制备》3.使用改性SiO的单晶2-夸张晶粒生长法”，J. Eur.陶瓷。Soc。， 22(2002) 681-688。 11.陈志刚，“压电陶瓷的表面结构与化学成分的关系”，硅酸盐学报，2008。陶瓷。Soc。， 81[3](1998) 721-724。 12.吴敏，徐锐，冯世华，李磊，陈东，罗玉娟，“阴离子对BaTiO产物的影响3.在水热条件下“，J. Mater。SCI。，31 [23]（1996）6201-6205。 13。C.T.夏，E.W. Shi，W.E.钟和J.K.郭，“Batio的制备3.通过水热法“，J欧元。陶瓷。SOC。，15（1995）1171-1176。 14.A. Dixit, S. B. Majumder, A. Savvinov, R. S. Katiyar, R. Guo和A. S. Bhalla，“溶胶-凝胶法制备钛酸锆钡薄膜的研究”，材料学报，56(2002)933-940。欧洲杯足球竞彩 15.B.王和L.张，“对BATIO的结构和拉曼光谱的尺寸影响3.薄膜“，物理。统计。索尔。（a），169（1998）57-62。 16.J. H. Lee，F. M.Pontes，E.R. Leite，E.Longo，R.Magnani，P. S.Pisan和J.A.A.Valela，“退火后退火对Au / Batio的介电学性能的影响”3./ PT薄膜电容器“，材料字母，58（2004）171欧洲杯足球竞彩5-1721。 17.陈志强，“晶体尺寸对超细BaTiO铁电畴生长的影响”3.粉末“，J.AM。陶瓷。SOC。，79 [4]（1996）1053-1060年。 18.B. D.Begg，E.R.Vance和J.nowoTny，粒子-6E对钡 - 钛酸盐室温晶体结构的影响“，J.IM。陶瓷。SOC。，77（1994）3186。 19.王志强，“水热法合成BaTiO的研究”3.微细粉体:前驱体、多晶型和性能”，J. Mater.， 2017, 37(5): 576 - 576。化学。， 9(1999) 83-91。 详细联系方式 |