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含Ni-Al阻挡层硅基BiFe0.95Mn0.05O3铁电电容器的结构及物理性能

陈剑辉 , 刘保亭 , 魏大勇 , 王宽冒 , 崔永亮 , 王英龙 , 赵庆勋 , 韦梦袆

人工晶体学报

以Ni-Al为阻挡层,在Si衬底上构架了SrRuO3(SRO)/BiFe0.95Mn<0.05O3(BFMO)/SRO异质结电容器.x射线衍射(XRD)分析表明:Ni-Al阻挡层为非晶结构,BFMO薄膜为具有良好结晶质量的多晶结构.在5 kHz测试频率下,SRO/BFMO/SRO电容器呈现饱和的电滞回线.实验发现,SRO/BFMO/SRO铁电电容器具有良好的抗疲劳性能.漏电机制研究表明,外加电场小于210 kV/cm时,SRO/BFMO/SRO电容器满足欧姆导电机制,在电场大于210kV/cm时,满足空间电荷限流传导机制.

关键词: BiFe0.95Mn0.05O3 , Ni-Al , 阻挡层 , 漏电机制

退火工艺对含Ti-Al阻挡层的硅基Pb(Zr_(0.4),Ti_(0.6))O_3铁电电容器结构和性能影响的研究

郭颖楠 , 刘保亭 , 赵敬伟 , 王宽冒 , 王玉强 , 孙杰 , 陈剑辉

人工晶体学报

应用非晶的Ti-Al薄膜为导电阻挡层,采用射频磁控溅射法和溶胶-凝胶法在Si衬底上制备了La_(0.5)Sr_(0.5)CoO_3/Pb(Zr_(0.4),Ti_(0.6))O_3/La_(0.5)Sr_(0.5)CoO_3/Ti-Al/Si (LSCO/PZT/LSCO/Ti-Al/Si)异质结,研究了550 ℃常规退火(CTA)和快速退火(RTA)工艺对LSCO/PZT/LSCO/Ti-Al/Si结构和性能的影响.实验发现非晶Ti-Al薄膜在经过不同退火工艺后仍具有非晶结构,快速退火6 min的样品具有较好的物理性能.在418 kV/cm的外加电场下,LSCO/PZT/LSCO电容器的剩余极化强度和矫顽电场强度分别为22 μC/cm~2和83 kV/cm.LSCO/PZT/LSCO电容器的漏电行为不依赖于退火工艺,当电场强度低于46.7 kV/cm时为欧姆导电,高于46.7 kV/cm时为肖特基导电机制.

关键词: 退火工艺 , PZT , 磁控溅射法 , 溶胶-凝胶法

硅基集成电路中Cu互连阻挡层的研究

陈剑辉 , 刘保亭 , 赵冬月 , 杨林 , 李曼 , 刘卓佳 , 赵庆勋

材料导报

随着集成电路向超大规模的发展,Cu互连技术已成为硅工艺领域的热点话题,其关键技术之一--扩散阻挡层的研究越来越受到人们的关注.结合课题组阻挡层的研究工作,介绍了当前Cu互连技术中难熔金属及其氮(碳、硅、氧)化物、多层膜、三元化合物等各类扩散阻挡层材料的研究发展现状,论述了阻挡层的厚度问题、阻挡层研究过程中的分析表征方法以及当前Cu互连的理论研究现状,归纳并分析了阻挡层的失效机制.

关键词: Cu 互连 , 扩散阻挡层 , 失效机制

非晶 Ti-Al 过渡层对 Pt/Ba0.6Sr0.4TiO3/Pt电容器结构和性能的影响

赵冬月 , 刘保亭 , 郭哲 , 李曼 , 陈剑辉 , 代鹏超 , 韦梦祎

人工晶体学报

应用磁控溅射法在 Pt/Ti/SiO2/Si(001)衬底上制备 5 mm 厚超薄非晶 Ti-Al 薄膜作为过渡层,利用脉冲激光沉积法制备 Ba0.6 Sr0.4TiO3 薄膜,构造了 Pt/Ba0.6Sr0.4TiO3/Pt(Pt/BST/Pt)和 Pt/Ti-Al/Ba0.6Sr0.4TiO3/Ti-Al/Pt(Pt/Ti-Al/BST/Ti-Al/Pt)结构的电容器,研究了 Ti-Al 过渡层对 Pt/BST/Pt 电容器结构及其性能的影响.实验表明,过渡层的引入有效地阻止了 Pt 电极和 BST 薄膜的互扩散,降低了 BST 薄膜氧空位的浓度,提高了铁电电容器的介电性能.当测试频率为 1 kHz、直流偏压为0 V时,介电常数由引入过渡层前的 530 增大到引入后的 601,介电损耗则由0.09减小到0.03.而且过渡层的引入有效地降低了 BST 薄膜的漏电流,使正负向漏电流趋于对称,在测试电压为5 V 时,漏电流密度由3.8×10-5 A/cm2 减小到 8.25 ×10-6 A/cm2.

关键词: BST 薄膜 , 非晶 Ti-Al 薄膜 , 过渡层 , 脉冲激光沉积

镁合金搅拌摩擦焊接工艺参数优化

刘小文 , 陈剑辉 , 马彩霞

材料科学与工艺 doi:10.3969/j.issn.1005-0299.2008.04.012

为了优化镁合金搅拌摩擦焊接工艺参数,对5min厚镁合金AZ31B板材的搅拌摩擦焊接技术进行了试验研究,利用SN比实验设计,对镁合金AZ31B搅拌摩擦焊接工艺参数进行了方差分析,优化了搅拌头的材料、结构,最终确定搅拌头的材料为W6Mo5Cr4V2,结构为凹面圆台形.轴肩尺寸为12mm.探针的根部直径为5.5mm,端部直径为2.5mm,长度为4.7mm.获得镁合金AZ31B搅拌摩擦焊的工艺参数显著性顺序为旋转速度、横向速度和压力;确定了镁合金AZ31B搅拌摩擦焊的最优工艺参数为1500r/min、47.5mm/min、3kN.

关键词: 镁合金 , 搅拌摩擦焊接 , SN比实验设计

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