铁电薄膜的表征

最近,学术界和工业界的兴趣都集中在铁电薄膜上。这种兴趣是由于这些薄膜作为铁电随机存取存储器(FeRAM)的电容器的重要性。

铁电薄膜在高介电常数电容器、红外探测器、压电换能器、光调制器、光波导、非易失性存储芯片和动态随机存取存储器(DRAM)电容器等方面的潜在应用受到了广泛关注。它们的铁电和介电性能已经得到了广泛的研究,而光学性能的研究相对较少。然而,光学常数,如折射率和消光系数,对波导和其他光学应用具有重要意义。利用相位调制椭偏分光计(PMSE)测定了PZT和BST材料的光学常数。欧洲杯足球竞彩

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铁电材料表现出自发的电极化,欧洲杯足球竞彩自发的意思是即使在没有电场的情况下也会出现极化。铁电的名称是通过类比铁磁材料选择的,铁磁材料即使在没有磁场的情况下也会自发磁化。欧洲杯足球竞彩然而,这个名字容易引起误解,因为铁电材料中含有铁的成分很少,而铁磁材料中含有铁的成分最多。欧洲杯足球竞彩

铁电材料是热释电材料的一个子欧洲杯足球竞彩类,热释电材料是压电材料的一个子类。

Pb(锆1 - x“透明国际”x阿)3.

锆钛酸铅(PZT)具有热释电、压电和电光等性能,是一种非常有用的铁电材料。PZT薄膜具有高残余极化、高介电常数、低工作电压和低漏电流的特点。PZT薄膜在动态随机存取存储器(dram)和非易失性随机存取存储器(NVRAMs)中的应用得到了广泛的研究。

英航1 - xxTiO3.

钛酸锶钡(BST)是用于未来DRAM设备的介电电容器材料,由于其高k性能,可以显著减小电池电容器的尺寸。铁电薄膜的制备方法有溅射法、化学气相沉积法、溶胶-凝胶法和脉冲激光烧蚀法。

铁电薄膜表征

对不同的铁电薄膜进行了无损表征光谱椭圆光度法(SE).在190-850nm光谱范围内,以70°入射角采集椭偏测量数据。

Pb(锆1 - x“透明国际”x阿)3.

在Pt (100nm) / Ti / SiO上直接生长PZT薄膜2/同单晶硅衬底。由于Pt的厚度,采用了伪三相模型- air / PZT / Pt -。PZT涂层被描述为使用3层堆栈,其中PZT的密度从底部到顶部表面下降。这种指数变化是用布鲁格曼有效介质近似来描述的。

80% PZT - 20%空隙

21.4纳米

86.4% PZT - 13.6% Void

82.4纳米

压电

12海里

Pt

生成光谱和实验光谱

图1所示。生成光谱和实验光谱

用Adachi-New Forouhi先进色散公式测定了PZT的光学常数。

压电陶瓷的光学常数

图2。压电陶瓷的光学常数

英航1 - xxTiO3.

利用脉冲激光沉积技术(PLD)在抛光蓝宝石衬底上制备了BST薄膜。测量时考虑了透明蓝宝石衬底的背面反射。

下面的模型被用来完美地适合这个样本。它包括覆盖层和各向异性衬底。蓝宝石衬底的光轴垂直于样品的平面。通过添加由50% BST和50%空隙组成的粗糙层,配合得到显著改善。

80% PZT - 20%空隙

6.2纳米

86.4% PZT - 13.6% Void

67.7纳米

单轴各向异性蓝宝石(Al203.) neno

520μm

无效

匹配结果-蓝宝石衬底上的BST

图3。匹配结果-蓝宝石衬底上的BST

上面的光谱显示了许多干涉条纹。最小的周期对应于蓝宝石的各向异性行为附加到背面反射,而较大的周期是由于BST涂层。

下面的光谱显示了相同的样品,如果蓝宝石有一个未抛光的背面。

无背面蓝宝石衬底上BST的模拟

图4。无背面蓝宝石衬底上BST的模拟

BST光学常数

图5。BST光学常数

结论

光谱椭圆光度法是表征复杂铁电叠体厚度和光学常数的一种强有力的技术,具有较高的精度和精密度。具体的建模特征包括蓝宝石衬底的各向异性、粗糙的覆盖层和层的不均匀性随深度的变化。

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    HORIBA科学。(2020年2月21日)。铁电薄膜的表征。AZoM。2021年10月28日从//www.wireless-io.com/article.aspx?ArticleID=3759检索。

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  • 哈佛大学

    HORIBA科学》2020。铁电薄膜的表征.viewed september 21, //www.wireless-io.com/article.aspx?ArticleID=3759。

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