Abstract
摘 要本文前半部分針對BaPbO3的反應動力學和生成機構作研究探討；而後半部分則利用不同方法鍍製BaPbO3薄膜，作為PZT鐵電電容之電極材料，PZT薄膜以溶凝膠法製作，探討BaPbO3對PZT薄膜製作上和性質上的效應。鈣鈦礦結構的BaPbO3相之生成反應動力學受原料氧化鉛的相而深深地影響。BaPbO3相生成動力學是利用Johnson-Mehl-Avrami模式來分析。實驗的結果顯示：原料為BaCO3、PbO2時，其反應級數n=5/2，即反應由擴散所控制；另一方面，原料為BaCO3、PbO時，反應級數n=1， BaPbO3形成由介面反應所控制。在兩系統的最後階段，有相同的反應級數約0.5，後階段反應所留下的相有BaPbO3和BaCO3。BaPbO3的電阻係數會受球磨時以水或酒精為溶劑而變化，以水為溶劑時，BaPbO3會部分分解，造成電阻係數提高，而Ba(Pb0.8Bi0.2)O3則不受影響，仍為鈣鈦礦結構晶相。單獨水或CO2不會形成BaPbO3的分解，只有兩者同時存在， BaPbO3才會分解為BaCO3和PbO2。另外，Bi取代部分Pb有穩定其鈣鈦礦結構的效果。以有機金屬分解法來製作BaPbO3薄膜，其熱處理溫度太高(750℃)，不易與其他製程相容，為其缺點。用溶凝膠法時，BaPbO3薄膜有(110)優選方向，但是薄膜結構鬆散不穩定。以射頻磁控濺鍍法最適合用來鍍製BaPbO3薄膜，其製程溫度最低(350℃)，薄膜的晶粒細小，結構緻密、表面平整，可用來作為PZT薄膜的底電極。利用射頻磁控濺鍍法所製備的BPO膜，作為PZT的底電極時，可以提升PZT的鐵電性質，其矯頑電場會降低，而殘存極化量並沒有減少，PZT的漏電流密度減小，抗疲勞能力增強。因為擁有更佳的電極/鐵電薄膜介面，這種BPO/PZT/BPO型式的結構，仍承有良好的鐵電性質外，對於疲勞和漏電流的改進更為明顯，經過1011次反轉測試後，沒有疲勞現象產生，另外漏電流密度低至4×10-8A/cm2，崩潰電場強度達到490kV/cm。所以BPO薄膜比Pt和其他氧化物電極更具有潛力作為PZT薄膜的電極。