Abstract
本實驗以溶凝膠法(sol-gel)法鍍製異質多層結構鋯鈦酸鉛鐵電薄膜,並以微量鑭(La)的添加及不等量鉛的過量,改善其結構及電性.探討其結晶行為、鐵電特性、介電特性、抗疲勞特性、及漏電流性質.實驗所使用的基板為Pt/Ti/SiO2/Si,期望能利用多層結構的方式改善鐵電薄膜應用在白金電極上的各項問題.結果顯示,以富鈦成分PZT(20/80)為長晶層(Seeding Layer)能有效降低PLZT(0.5/53/47)的Perovskite相結晶溫度至500℃.隨著鉛含量的增加,明顯改變異質多層結構薄膜的結晶性.SIMS結果發現,Sol-gel法鍍製的PZT異質多層薄膜,會因結晶順序不同造成成分偏移,且隨著鉛含量的增加,明顯改善中間層出現嚴重鉛空乏區的現象.異質多層薄膜的介電性質,如同各成分層之相互串聯,因受介面層影響其介電常數有稍微增減.在鐵電性質部分,隨著鉛過量程度的增加,Ec值下降且呈現不隨輸入電壓變化而改變的現象,鐵電遲滯曲線也較為飽和.此一性質也由實驗證明的確在抗疲勞上顯現極佳的效果. 異質多層結構PLZT(20/80-0.5/53/47-20/80)過量鉛15%的薄膜,抗疲勞性質,在承受10E10次電場反轉後,皆還有80%以上的極化殘留.此外,亦有相當好的漏電流性質,在250KV/cm電場情況下,可以有小於10-7A/cm2的漏電流值.由本次實驗的種種分析顯示,PZT(20/80)當做長晶層(Seeding Layer)的異質多層薄膜,的確能降低結晶溫度,並且由過量鉛的調整,進而改善中間層PLZT(0.5/53/47)的結構,使鐵電特性、介電特性、抗疲勞特性、及漏電流性質獲得改善.