Abstract
由於記憶元件的集成度越來越高，在應用上為了維持電容器之雜訊比則必須維持最小的電荷儲存密度。為了提高動態隨機存取記憶體的儲存電荷密度，最自然的為使用高介電係數的介電材料；而對於鐵電材料而言除了具有較高的介電常數之外，由於本身具有電疇的結構因此具有非線性極化強度的特質；除了可應用於動態隨機存取記憶體外還可應用在非揮發性記憶體之上。對於動態記憶元件來說，漏電流的大小是一項重要的參數；它關係著元件保存電荷的時間與動態記憶體更新動作的頻率，因此研究鐵電薄膜直流的傳導機制是十分的重要的。事實上，要正確的觀察其直流的傳導機制是有其困難的，原因是它與製程有很大的關係本文的目的在於考慮低場下的電流機制，主要的量測分別為電流對時間的量測、電流對電壓的量測和變溫的量測。其結果可以觀察得知，在低場下我們可將電流區分為電子電流與極化電流；而極化電流則可分為線性與非線性兩種。線性介電質的部份滿足德拜型的電流與電壓關係式，而非線性的部份則滿足鐵電材料極化強度對電場的關係。對於PZT鐵電薄膜來說，低場的電流機制是複雜的，它除了包含著電子電流外還包含著兩種不同機制的極化電流；分別是空間電荷重新分佈的極化電流與電疇生長的極化電流。對於線性極化部份我們試著證明德拜形式的響應函數是可適用在PZT薄膜上的，而在變溫量測中我們可以藉以推測在時變電場下做響應的極化種類，而且發現其參數並不隨溫度作變化；我們或許因此可以將德拜的鬆弛條件用在變溫的操作下。而在鐵電性的部份，暫態的量測下我們可看到電疇生長的速度很快，在一般的量測時間下已是在其飽和的區域了；觀察開關電流可看出極化向量的旋轉對穩態電流的影響，而從P-E曲線中可看出在低電場下極化強度對電場非線性的變化。最後我們並嘗試著使用電疇的生長來描述鐵電部份的極化電流並由實驗值中觀察響應函數的形式，修正後的式子可以合適的描述PZT薄膜在低電場的極化電流與電壓的關係。