Abstract
本文是以射頻磁控濺鍍法(RF magnetron sputtering)鍍製鉛鉍鈮(Pb1Bi2Nb2O9 )鐵電薄膜，對其濺鍍條件、結晶行為及電性進行探討。 XRD 的分析結果顯示Pb1Bi2Nb2O9除了層狀鈣鈦礦(Layered-perovskite)的結構外，在低溫還存在著FCC結構的類螢石(Fluorite-like)相，兩相的轉變溫度約在700℃∼800℃，並隨著鉛鉍含量的增加而上昇。另外，以Pt/Ti/SiO2/Si作為基板，不同的靶材成份(Pb1Bi2Nb2O9、Pb1.2Bi2.5Nb2O9+x、Pb1.5Bi2.5Nb2O9+x)在室溫下鍍製出來的薄膜皆為非晶質(Amorphous)，經700℃以上的熱處理會形成垂直膜面的優選方向為C軸(C-axis prefer orientation)的層狀鈣鈦礦結構；在500℃鍍製出的薄膜皆為類螢石結構的(111)最密堆積面，經700℃以上的熱處理會形成非C軸的結構，優選方向為層狀鈣鈦礦結構的(115)面。在熱處理後基板的Ti會擴散過Pt到達薄膜，有證據顯示Ti的存在對結晶取向及結晶溫度有重大顯著的影響。 鍍製出的薄膜在鍍上上電極後，再進行不同溫度的熱處理便可以做電性的量測，可以發現非C軸取向的薄膜比起C軸取向的有較高的介電常數及較好的鐵電性質(Dielectric constant可以超過200；Pr約為8μC/cm2)。漏電流方面兩者的差異雖然不大，都在同一個數量級內，但相較之下以C軸取向薄膜的漏電流性質較好。而不同的熱處理溫度對薄膜的性質也有影響，750℃的熱處理比起700℃在介電常數和鐵電性質方面也是有較好的表現，這是因為前者的結晶性比後者好所致。不同的靶材成份會影響到薄膜的成份，在相同的鍍膜條件及熱處理程序下，較高鉛鉍含量則顯示出較差的性質，這可能牽涉到低溫相轉變的溫度和層狀鈣鈦礦結構結晶的程度。在疲勞(Fatigue)性質部分，並沒有顯現出疲勞的現象，C軸取向的薄膜可以承受1011次的反轉；非C軸取向(115)的薄膜則只能承受1010次的反轉。