Abstract
本文以溶凝膠法製作鋯鈦酸鉛(PZT)鐵電薄膜,並以射頻磁控濺鍍法製作鈣鈦礦相(perovskite)之氧化物導電薄膜,作為鐵電電容之電極材料,研究鎳酸鑭(LaNiO3,LNO)電極對鋯鈦酸鉛薄膜製作與特性之影響。在以醋酸鉛、正丙醇鋯和異丙醇鈦為起始原料,以2-甲氧基乙醇為溶劑之溶凝膠法之製程中,在白金電極上可容易製得鋯鈦酸鉛薄膜,於550oC至700 oC熱處理可獲得隨機方向之鈣鈦礦結構,薄膜表面平整無裂縫,晶粒均勻;電滯曲線完美而飽和,殘留極化量、矯頑電場、介電常數、散逸因子、電阻率等性質與文獻相符。使用射頻磁控濺鍍法製作鎳酸鑭薄膜,底材溫度在200oC至400oC之間可得到具強烈(100)優選晶向組織之鈣鈦礦相鑷酸鑭薄膜。而底材溫度在250oC時,於不同型態的底材上,都可得到(100)優選方向性之鑷酸鑭薄膜,其電阻率約為0.5m ohm-cm。而以射頻磁控濺鍍法製作鑭鍶鈷氧化物(LSCO)薄膜,底材溫度在250oC至400oC之間可以得到具有強烈(110)優選晶向組織之鈣鈦礦相薄膜,在450oC至550oC可得到(100)優選方向之薄膜。改變靶材成份所得到的鑭鍶鈷氧化物薄膜,其電阻率在0.02至0.2 ohm-cm之間。使用(100)優選晶向之鑷酸鑭電極時,以溶凝膠法製作之Pb(Zr0.53Ti0.47)薄膜,其得到完全鈣鈦礦結構之熱處理溫度比鍍在Pt上大約降低50oC,在 500oC以上的溫度熱處理可獲得強烈a軸和c軸晶向之PZT薄膜,且晶粒比在 Pt上成長的晶粒小。鍍在LNO上之PZT薄膜,其介電常數隨熱處理溫度提高和持溫時間加長而增加,最大可到900;殘留極化值和矯頑電場則逐漸下降;而漏電流也顯著增加。PZT薄膜在LNO上電性和鐵電性質之改變是由於LaNiO3向外擴散到PZT薄膜中造成的。在改變Pb(Zr0.53Ti0.47)O3薄膜的上下電極Pt和LNO的組合後,四種電容: Pt/PZT/Pt/Si、Pt/LNO/Pt/Si、Pt/LNO/PZT/LNO/Pt/Si、以及Pt/PZT/LNO /Pt/Si中,使用LNO作為底電極對改進PZT薄膜之疲勞性質有明顯的改進,但是只有上下都是LNO電極的電容可以在經過10的11次方週次的極化反轉後仍然不會疲勞,測試前後的P-E極化曲線也幾乎不變。