薄膜材料与器件课程论文.doc

《薄膜材料与器件课程论文》 题 目 班 级 学 号 学生姓名 摘要：近年来，随着铁电薄膜制备技术的发展，其应用领域不断扩大。文章介绍了铁电薄膜新研究进展，对目前最常用的几种主要制备方法进行了评述，重点分析了铁电薄膜不同制备方法的优缺点。并指出存在的问题及其发展方向。 关键词：铁电薄膜；制备技术；研究进展 Abstract: In recent years，with the development of preparation techniques of ferroelectric thin films，they have many applications in some fields. The research progress on ferroelectric thin film was introduced in the paper．Some main preparation technologies were summarized in detail at present．The advantages and disadvantage of different processing technology for ferroelectric thin films were discussed especially. In addition, this paper pointed out some existing problems and future developmental directions. Keywords: ferroelectric thin film; preparation technology; research progress 近年来对铁电薄膜的性能、应用和制备的研究，已成为国际上新颖功能材料与器件的一个新热点[1-4]。这不仅是因为薄膜材料几何设计的可塑性，更重要的是铁电薄膜具有优越的电极化特性、热释电效应、压电效应、电光效应、高解电系数和非线性光学性质等一系列特殊性质[2] ，可以利用这些性质制作不同的功能器件，并可望通过铁电薄膜材料与其它材料的集成或复合，制作集成性器件。随着铁电薄膜制备技术的发展，使现代微电子技术与铁电薄膜的多种功能相结合，必将开发出众多新型功能器件，促进新兴技术的发展，因此对铁电薄膜的研究已成为国内、国际上新材料研究中的一个十分活跃的领域。 具有铁电性，且厚度在数十纳米至数微米的薄膜材料称为铁电薄膜材料。它具有热释电效应、压电效应、电光效应、高解电系数和非线性光学性质等。铁电材料的发展经历了三个重要阶段：20—30年代，以水溶性铁电单晶为代表；40—70年代，以铁电陶瓷为代表；70年代以后，以铁电薄膜为代表。早期铁电材料的用途主要是利用它的介电性、半导性等制作陶瓷电容器和各种传感器。激光和晶体管技术的日趋成熟，又促进了铁电薄膜的发展。80年代，随着薄膜制备技术的发展，可利用铁电材料的晶界或晶粒表面层制作一些特殊功能器件，使其广泛应用于电子技术、超声技术、红外技术等领域[3] 。90年代，随着微电子技术、光电子技术和传感器技术等的发展，对铁电材料提出了小型轻量、可集成等更高的要求，从而使大批新型铁电薄膜器件或器件原型不断涌现。在铁电薄膜的许多应用中，铁电存储器尤其引人注目。铁电薄膜存储器既有动态随机存储器(DRAM)快速读写功能，又有可擦除只读存储器(EPROM)的非易失性，还具有抗辐射、功耗和工作电压低、工作温度范围宽、易与大规模集成电路兼容等特点，因而在铁电随机存储器(FRAM)、超大规模集成(FEMFET)、全光存储器等领域有广阔的应用前景。铁电薄膜和集成铁电器件在世界范围内引起了科技工作者的深切关注，成为当今功能材料和器件研究方面的一大热点。目前主要集中在铁电薄膜材料的制备、表面特性的测量以及应用研究与开发。 1.铁电薄膜的制备技术 目前，应用较为广泛的铁电薄膜制备技术主要有：溅射镀膜法、金属有机化合物气相沉积(MOCVD)、溶胶一凝胶(Sol-Gel)法、金属有机化合物热分解(MOD)法、脉冲激光沉积(PLD)法、激光分子束外延(L-MBE)法、液态源雾化化学沉积法以及自组装与分子自组装技术等。表1列出了铁电薄膜常用制备方法及其特点。 表1 铁电薄膜常用的制备方法及其特点 方法 MOCVD Sol-Gel 溅射镀膜法 PLD 膜材料 溶液 溶液 陶瓷 晶体 成膜温度 低 低 低 低 制备时间 短 长 短 短 沉积温度℃ 500～700～700～700500～00 500～700500～700500～700(1)制得膜层的结晶性能较好，控制好溅射参数，易获得单晶膜层；(2)基片温度较低；(3)与集成技术