杨斌—开题报-杨斌—开题报告.doc

杨斌—开题报-杨斌—开题报告.docPSTM薄膜的介电性能研究
学生：杨斌
指导教师：孙小华
(三峡大学机械与材料学院)
1课题的来源
本课题来源于湖北省自然科学基金项目。
2研究的目的和意义
铁电体是一类具有自发极化的介电晶体，且其极化方向可以因外电场方向反向而反 向。存在自发极化是铁电晶体的根本性质，它来源于晶体的晶胞中存在的不重合的正负 电荷所形成的电偶极矩。若电偶极矩沿某个特殊方向排列，且该方向在晶体所属点群的 任何对称操作下都保持不变，则该结构的晶体可具有铁电性。
铁电薄膜材料具有优良的铁电、压电、热释电和光电性能，是一类重要的信息功能 材料，一方面高温超导体(HTS)与铁电体(FE)有类似的钙钛矿晶体结构，从而HTS可以和 FE进行兼容；更为重要的是它的介电常数可以随外加电场的变化而变化，具有广泛的应 用前景。铁电材料与集成半导体技术的结合将在存贮器、传感器、声表面波(SAW)器件、 微波单片集成电路(MMIC)、光波导、光开关、二次谐波发生器(SHG)和微电子机械系统 (MEMS)等领域得到应用。其中，非挥发性存贮器(NVRAM)和下一代动态随机存贮器 (DRAM)是铁电薄膜潜在的最重要的器件应用。随着现代器件发展的小型化和集成化， 薄膜材料表现出了它特有的优越性，因而铁电薄膜材料及其在微电子和光电子中的应用 研究已成为国际上材料科学于技术研究的热门。最近Cross等发现钛酸總铅(PST)具有较 高可调性和相当低的介电损耗。其还是一种互溶性较好的钙钦矿铁电材料，其居里点温 度Tc可较容易地调至室温附近，介电温度系数较大，是一种非常适用于电场调节元件的 材料。与BST相比，特别作为薄膜材料，PST的铁电临界尺寸较小，晶化温度较低，制 备工艺与Si微电子工艺兼容，更能够满足高性能的Si基集成电路的需要，对推动现代器 件发展的小型化和集成化具有十分重要的意义。
PST铁电薄膜是一种性能优良的热释电材料，与其他材料相比，具有较高的热释电 系数人、高的电阻率P和大的热释电材料探测器优值FD,相变温度(Tc)接近室温。PST铁 电材料由于具有特殊和优异的性能又可以与Si或GaAs等半导体及其IC平面工艺兼 容，因而在高技术领域具有广泛的应用前景。利用其各方面的性能制成不同的器件，在 当今迅速发展的微电子技术、光电子技术和微机械电子系统(MEMS)领域具有广泛的应 用前景。利用其高介电系数及在高频下介电系数稳定、损耗小等特性，可制成大容量薄膜 微波电容器；利用其相移特性及掺杂后的电容可调性，可制作相控阵雷达天线；利用其 强铁电性和高介电系数，以铁电薄膜取代普通半导体动态随机存取存储器
(DRAM)的 存储电容介SiO2/Si3N4,可制备高密度、大容量铁电动态随机存取存储器(FEDRAM)； 用它作半导体场效应管栅极介质能制得铁电存储场效应器件(FEMFET)；利用其强的 压电性能制成MEMS器件、压力传感器、超声换能器和声表面波器件(SAW)；利用 其强的电光效应和铁电性，可以研制光开关光学相位调制器和光存储器等；利用其TC附 近的优良热释电性能可以制成单元热释电红外传感器、UFPAo所以铁电薄膜的制备及 应用技术已成为当今国际上研究的热门之一。目前，对PST薄膜的研究工作也已经开始， 现已有报道用溶胶一凝胶方法获得PST薄膜的介电常数可调性约(50%-20%