Abstract
本論文乃是從製程參數，基板材料和添加La元素來研究射頻濺鍍PMN-PT-LMN三元系統鐵電薄膜的結晶性以及電性行為。實驗中發現，製程參數對薄膜的結晶影響很大。 rf功率密度提高，或是降低工作氣壓以及氧分壓，則有利於PMNT薄膜鈣鈦礦相的結晶。於矽晶上可以成功地濺鍍出 x≦0.5之純鈣鈦礦Pb[(Mg1/3Nb2/3)xTi1-x]03薄膜。另外發現使用 Pt/Ti電極，有明顯促進鈣鈦礦相形成的作用。因而可在 Pt/Ti電極上成功地濺鍍出x≦0.7的純鈣鈦礦薄膜。不過，也在PMNT薄膜和Pt電極間觀察到TiO2存在。而從熱處理基板上，證實了TiO2的形成是由於在Pt電極下的 Ti層其Ti原子向外擴散氧化所致。另外，SIMS的結果發現 PMNT薄膜和TiO2界面層間有一從富PT相至富 PMN相的成份轉換區。而且藉由使用含更多過量PbO 的靶材，則可消耗更多TiO2界面層，同時伴隨形成更多的鈣鈦礦相。這應該是在界面上的TiO2和濺鍍上來的PbO反應形成 PbTiO3，而激發、促進PMNT薄膜鈣鈦礦相的形成。使用 Pt/Ti電極雖可促進PMNT薄膜鈣鈦礦相的結晶，不過我們也注意到在PMNT薄膜和Pt電極間所形成的TiO2界面層對薄膜的電性會造成不良的影響。對於x=0.1,0.3 和 0.5具0.5um厚之 PMNT薄膜，其室溫介電常數分別為 520, 1020 和 1300，而消耗因子則小於0.04。且隨著 PMN含量從x=0.1增至x=0.5，其Pr和Ec分別從 23.5uC/cm2和 82.5 kV/cm降至10.3uC/cm2和49kV/cm。不過對於70PMNT薄膜，則由於所需之濺鍍溫度太高形成太厚的TiO2界面層，致無法獲得滿意的介電及鐵電特性。所幸，藉由LMN 的添加，則可有效降低鈣鈦礦相的結晶溫度。成份0.645PMN-0.325 PT-0.03LMN之純鈣鈦礦 PLMNT薄膜，可擁有不錯的介電及鐵電特性。在室溫、 1 kHz下， k?1220、tanδ<0.04、Pr=8.5uC/cm2、Ec=46kV/cm。由於LMN 的添加可明顯降低鈣鈦礦薄膜的結晶溫度。因此，論文的最後則著重於探討不同LMN含量對PLMNT薄膜的結晶性以及電性行為的影響。對於所有PLMNT 薄膜，都可在520℃獲得純鈣鈦礦結構。而且所有1um厚的 PLMNT薄膜，其室溫介電常數都超過2000，且介電常數對溫度呈一寬廣的介電峰。另外，介電峰會隨頻率的增加而往高溫移動。此顯示了這些 PLMNT薄膜都具有弛緩的介電特性。在 1MHz的頻率範圍內，介電常數隨頻率只是緩慢下降，但超過1MHz,介電性質則隨頻率急遽的變化。此顯示了此PLMNT薄膜系統較不適合於1MHz以上之高頻元件使用。