Abstract
本實驗是以改善低溫製程的Embedded FeRAM性質為研究主題，因Embedded FeRAM的製程溫度需在500℃以下，故選用LNO薄膜作為底電極，能使PZT薄膜在450℃低溫結晶。由於鍍在LNO電極上之PZT薄膜具有(100)優選結構，而PZT之極化方向為[001] ，因此在作極化扭轉時，會有許多90o電域參與，這會造成極化後應變能之增大，因此希望經由摻雜La或Nb，降低PZT晶格之c/a軸長比值來減少90o電域扭轉之應變值，或是直接採用Ti含量較高之PZT 來提高PZT晶粒之橫向成長能力，使此界面晶格失配之問題減小。 因此本實驗藉由PZT薄膜成份的改變，如添加La、Nb、V並增加Ti含量來提升PZT薄膜的性質。在添加劑種類方面，添加La或Nb，對電滯曲線都有明顯的影響，所以不論添加劑的原子所佔據的是A-site或B-site，只要成份適當都可以有效的補償氧空缺，改善PZT薄膜的性質。添加Nb的PZT薄膜的性質會比添加La的好，可得到較大的殘留極化值與較小的矯頑電場。添加V雖然有效的增加了晶粒的成長，但並沒有得到預期的增加殘留極化值與減小矯頑電場。在相同鋯鈦比下，如果添加量適當可得到比無添加的PZT薄膜較大的殘留極化值與較小的矯頑電場，改善PZT的性質。反之，則電滯曲線會有退化的現象。在改變PZT薄膜鉛鋯鈦成份方面，鉛過量增加是因氧空缺的減少，所以得到較大的殘留極化值與較小的矯頑電場。鈦含量的增加使c/a軸比例增加，所以殘留極化值增加，但也造成矯頑電場的增加。經由成份的調整，可以得到在Pb1.1Nb0.1Zr0.2Ti0.8O3時，為最佳的PZT薄膜成份，其有最大的殘留極化值與較佳的疲勞性質。鍍製LNO上電極可以使上層的PZT薄膜結晶性增強，因此得到較大的殘留極化值與較小的矯頑電場，以及極佳的疲勞特性。