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薄膜厚度对PZT/STO铁电电容器隧穿电阻的影响

王英龙 , 刘林 , 张鹏程 , 梁伟华 , 丁学成 , 褚立志 , 邓泽超

功能材料

结合Landau-Devonshire自由能理论和晶格模型,研究了PbZr1xTixO3 (PZT)/SrTiO3 (STO)复合薄膜中PZT和STO厚度对铁电隧道结极化强度、电导和隧穿电阻等的影响.模拟结果表明,随着层数增加,极化强度增大;平均极化强度随着PZT厚度增加而增强,随着STO厚度增加而减弱;随着PZT和STO厚度增加,电导减小,隧穿电阻率增加;当厚度变化相同时,PZT引起电导的变化大,隧穿电阻率变化小.考虑薄膜面积的影响,当薄膜面积从无限大变成有限大时,极化强度、电导和隧穿电阻均减小.

关键词: 铁电电容器 , 隧穿效应 , Landau模型 , PZT

(La0.5Sr0.5)CoO3为电极的Pb(Zr0.4Ti0.6)O3和Pb(Zr0.2Ti0.8)O3铁电电容器结构及电学性能

贾冬梅 , 刘保亭 , 彭增伟 , 郝彦磊 , 朱慧娟 , 张宪贵

人工晶体学报

分别采用磁控溅射法和溶胶-凝胶法(Sol-gel)制备了(La0.5Sr0.5)CoO3 (LSCO)和Pb(Zr1-xTix)O3(PZT)薄膜,在Pt(111)/Ti/SiO2/Si基片上构架了LSCO/Pb(Zr0.4Ti0.6)O3(PZT(40/60))/LSCO和LSCO/Pb(Zr0.2Ti0.8)O3(PZT(20/80))/LSCO铁电电容器,研究了两种铁电电容器的结构和性能.XRD结构分析表明:两种四方相的不同Zr/Ti比例的PZT薄膜均为结晶良好的多晶钙钛矿结构.在5V测试电压下,LSCO/PZT(40/60)/LSCO和LSCO/PZT(20/80)/LSCO两种铁电电容器的剩余极化强度(Pr)和矫顽场(Ec)分别为:28μC/cm2和1.2V以及32μC/cm2和2V.相对于PZT(40/60),PZT(20/80)具有较大的剩余极化强度和矫顽场,是由于其矩形度(c/a)较大.两种电容器都具有较好的脉宽依赖性和抗疲劳性.在5V的测试电压下,LSCO/PZT(40/60)/LSCO电容器的漏电流密度为3.2 × 10-5 A/cm2,LSCO/PZT(20/80)/LSCO电容器的漏电流密度为3.11×10-4 A/cm2,经拟合分析发现:在0~5 V的范围内,两种电容器都满足欧姆导电机制.

关键词: Pb(Zr1-xTix)O3 , 铁电电容器 , 溶胶-凝胶 , 矫顽场 , 脉宽依赖性 , 疲劳特性

Pb过量对以Ti-Al为阻挡层的硅基铁电电容器极化翻转性能的影响

刘卓佳 , 刘保亭 , 彭增伟 , 代秀红 , 闫会芳 , 付跃举 , 赵庆勋

人工晶体学报

以射频磁控溅射法生长的La0.5Sr0.5CoO3( LSCO)为电极,采用溶胶-凝胶法在以Ti-Al为导电阻挡层的Si基片上生长了用不同Pb过量前驱体溶液(溶胶)制备的LSCO/Pb( Zro4Ti0.6)O3(PZT)/LSCO电容器,以此构造了Pt/LSCO/PZT/LSCO/Ti-Al/Si异质结.Pb过量对LSCO/PZT/LSCO电容器极化翻转性能的影响表明:不同Pb过量溶胶对电容器的极化翻转性能影响很大,其中Pb过量15%的溶胶制备的样品在550℃常规退火1h后相对具有较好的翻转性能.在5V的外加电场下,LSCO/PZT/LSCO电容器的矫顽电压和剩余极化强度分别为1.25V和24.6μC/cm2.疲劳和电阻率测试分析表明:在经过109翻转后,不同样品的抗疲劳性能均很好,而电阻率随前驱体溶液Pb过量的增加呈现下降的趋势.

关键词: Pb过量 , 铁电电容器 , PZT , 极化翻转 , 溶胶-凝胶

La0.5Sr0.5CoO3/Pb(Zr0.4Ti0.6)O3/La0.5Sr0.5CoO3铁电电容器的结构和性能研究

陈江恩 , 刘保亭 , 孙杰 , 郭延岭 , 马蕾 , 娄建忠 , 彭英才

人工晶体学报

采用磁控溅射法和脉冲激光沉积法,在SrTiO3(001)衬底上制备了La0.5Sr0.5CoO3(70 nm)/Pb(Zr0.4Ti0.6)O3(70 nm)/La0.5Sr0.5CoO3(70 nm) (LSCO/PZT/LSCO)铁电电容器异质结.X射线衍射结果表明:LSCO和PZT薄膜均为外延结构.在5 V的外加电压下, LSCO/PZT/LSCO电容器具有较低的矫顽电压(0.49 V),较高的剩余极化强度(41.7 μC/cm2 )和较低的漏电流密度(1.97×10-5 A/cm2),LSCO/PZT/LSCO电容器的最大介电常数为1073.漏电流的分析表明:当外加电压小于0.6 V时,电容器满足欧姆导电机制;当外加电压大于0.6 V时,符合空间电荷限制电流(SCLC)导电机制.

关键词: 铁电电容器 , PZT , 外延薄膜 , 导电机制

新型电极材料Sb掺杂BaSnO3薄膜的外延生长及其在铁电薄膜电容器中的应用

刘亲壮 , 焦兴利 , 王海峰 , 吴文彬

低温物理学报

本文利用脉冲激光沉积技术在SrTiO3单晶衬底上生长了Sb掺杂BaSnO3(BSSO)外延薄膜.结构和输运性质测量结果显示BSSO薄膜是一种具有立方钙钛矿结构导电性很好的薄膜材料,80K时呈现金属一绝缘体转变,室温下薄膜的电阻率、载流子浓度和迁移率分别为ρ=2.43 mΩcm,n=1.65×1021 cm-3和μ=1.75 cm2/Vs.以BSSO薄膜为底电极制备了具有比较好电滞回线的Pb(Zr0.52Ti0.48)03和Bi(Mn0.05Fe0.95)O3铁电电容器,表明BS-SO薄膜是一种具有应用前景的新型电极材料.

关键词: 电极 , 锡酸盐 , 铁电电容器

钙钛矿型氧化物透明导电薄膜La:SrTiO3的制备、结构与物性研究

陈乐 , 刘亲壮 , 王海峰 , 高关胤 , 吴文彬

低温物理学报

本文采用脉冲激光沉积法于不同沉积温度与衬底制备了一系列的La0.05 Sr0.95 TiO3(LSTO)单晶透明导电薄膜.实验主要研究了高温高氧压条件下沉积的LSTO薄膜的结构及电、光学性质.它们具有良好的外延结构,表现出很好的透明、导电性质.对电阻率拟合发现其导电机制符合电子.电子散射机制.由于制备条件与其它多种钙钛矿型氧化物薄膜一致,可广泛集成应用.用其作为电极所制备的PbZr0.52 Ti0.48O3(PZT)外延铁电电容器,具有很好的电滞回线和透光性.

关键词: 透明导电薄膜 , 电阻率 , 铁电电容器

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