国家自然科学基金(60876055)
- 作品数：17 被引量：34H指数：4
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- 沉积温度对磁控溅射BiFeO3薄膜结构和性能的影响被引量：10
- 2011年
- 应用磁控溅射法在以SrRuO3(SRO)薄膜为缓冲层的Pt/TiO2/SiO2/Si(001)基片上制备了多晶BiFeO3(BFO)薄膜,构架了SRO/BFO/SRO异质结电容器。采用X射线衍射、铁电测试仪等研究沉积温度对BFO薄膜结构和性能的影响。X射线衍射图谱显示BFO薄膜为多晶结构。在2.5 kHz测试频率下,500℃生长的BFO薄膜呈现比较饱和的电滞回线,2Pr为145μC/cm2,矫顽场Ec为158 kV/cm,漏电流密度约为2.4×10-4A/cm2。漏电机制研究表明,在低电场区,SRO/BFO/SRO电容器满足欧姆导电机制,在高电场区,满足普尔-弗兰克导电机理。实验发现:SRO/BFO/SRO电容器经过109翻转后仍具有良好的抗疲劳特性。
- 赵庆勋张婷马继奎魏大勇王宽冒刘保亭
- 关键词：磁控溅射沉积温度SRRUO3BIFEO3薄膜
- 玻璃基Pt/Pb(Zr_(0.4)Ti_(0.6))O_3/ITO电容器的结构及物理性能研究
- 2010年
- 采用溶胶-凝胶方法在玻璃基ITO电极上制备了Pt/Pb(Zr0.4Ti0.6)O3(PZT)/ITO电容器.采用X射线衍射仪、铁电测试仪、分光光度计对其微观结构、电学性能及光学性能进行了测量.结果表明PZT薄膜结晶良好,具有(101)高度择优取向.铁电电容器具有良好的保持特性和抗疲劳特性,具有较大的剩余极化强度和电阻率,5V电压下的剩余极化强度和电阻率分别为41.7μC/cm2和2.5×109Ω.cm;漏电流测量结果表明电压小于0.8V时为欧姆导电机制,当电压大于0.8V时,漏电流满足肖特基发射机制.光学透射谱结果表明在短波范围内,PZT表现出强吸收作用;在长波范围内,PZT表现为强透射,最大透射率达到95%.
- 周阳程春生赵敬伟郑红芳赵庆勋彭英才刘保亭
- 关键词：溶胶-凝胶法电学性能
- 硅基集成电路中Cu互连阻挡层的研究被引量：5
- 2010年
- 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。
- 陈剑辉刘保亭赵冬月杨林李曼刘卓佳赵庆勋
- 关键词：CU互连扩散阻挡层
- 用于Cu互连的Ta/Ti-Al集成薄膜的结构和阻挡性能被引量：2
- 2012年
- 应用射频磁控溅射法在(001)Si衬底上制备了Cu(120nm)/Ta(5nm)/Ti-Al(5nm)/Si异质结,借助原子力显微镜(AFM)、X射线衍射(XRD)和四探针测试仪(FPP)等方法研究了Ta(5nm)/Ti-Al(5nm)集成薄膜用作Cu和Si之间阻挡层的结构和性能。研究发现,Cu/Ta/Ti-Al/Si异质结即使经受850℃高温退火后,样品的XRD图中也没有出现杂峰,表明样品各层之间没有发生明显的化学反应。相对于800℃退火的样品,850℃退火样品的表面均方根粗糙度急剧增大,同时方块电阻也增加了一个数量级,表明Ta(5nm)/Ti-Al(5nm)集成薄膜在850℃时,阻挡性能完全失效。由于Ta和Cu之间存在良好粘附性以及Ti-Al强的化学稳定性,Ta(5nm)/Ti-Al(5nm)集成薄膜在800℃以下具有良好的阻挡性能。
- 任国强邢金柱李晓红郭建新代秀红杨保柱赵庆勋
- 关键词：CU互连阻挡层射频磁控溅射
- 光照对BiFe_(0.95)Mn_(0.05)O_3薄膜铁电和输运性质的影响被引量：3
- 2011年
- 采用溶胶-凝胶法在Pt(111)/Ti/SiO2/Si(001)基片上制备了BiFe0.95Mn0.05O3(BFMO)薄膜,并构架了Pt/SrRuO3/BFMO/Pt型电容器。X射线衍射(XRD)分析发现在650℃快速退火可以得到良好结晶质量的多晶薄膜。紫光入射到薄膜表面,电滞回线发生变化,这是由于光照在薄膜内部产生的光生载流子影响了退极化场的分布。研究表明,在紫光照射下,薄膜的漏电流密度变大,电导由5.1×10-7S增大到6.63×10-7S。通过对暗电流密度的拟合发现,BFMO薄膜为欧姆导电机制。
- 彭增伟刘保亭魏大勇马继奎王宽冒李曼赵光
- 关键词：光照铁电性质输运性质
- 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被引量：2
- 2010年
- 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La0.5Sr0.5CoO3/Pb(Zr0.4,Ti0.6)O3/La0.5Sr0.5CoO3/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6min的样品具有较好的物理性能。在418kV/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22μC/cm2和83kV/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46.7kV/cm时为欧姆导电,高于46.7kV/cm时为肖特基导电机制。
- 郭颖楠刘保亭赵敬伟王宽冒王玉强孙杰陈剑辉
- 关键词：退火工艺PZT磁控溅射法溶胶-凝胶法
- SrRuO_3导电层对快速退火制备Pb(Zr,Ti)O_3薄膜结构和性能的影响被引量：6
- 2010年
- 采用溶胶-凝胶法在Pt/Ti/SiO2/Si基片上,制备了Pt/Pb(Zr,Ti)O3(PZT)/Pt和SrRuO3(SRO)/PZT/SrRuO3(SRO)异质结电容器,并研究了快速退火条件下SRO导电层对PZT结构和性能的影响。XRD测试表明,两种结构电容器中的PZT薄膜均为钙钛矿结构,SRO/PZT/SRO、Pt/PZT/Pt均具有较好的铁电性和脉宽依赖性,5V电压下两电容器的剩余极化强度Pr和矫顽电压Vc分别为28.3μC/cm2、1.2V和17.4μC/cm2、2.1V。在经过1010次翻转后,SRO/PZT/SRO铁电电容器疲劳特性相对于Pt/PZT/Pt电容器有了较大的改善,但SRO导电层的引入也带来了漏电流增大的问题。
- 王宽冒刘保亭倪志宏赵敬伟李丽李曼周阳
- 关键词：锆钛酸铅快速退火
- 含铜铁电电容器SrRuO_3/Pb(Zr_(0.4)Ti_(0.6))O_3/SrRuO_3/Ni-Al/Cu/Ni-Al/SiO_2/Si异质结的研究被引量：1
- 2011年
- 应用磁控溅射法以Ni-Al同时作为Cu与SiO2/Si,Cu与SRO薄膜之间的阻挡层材料,将Cu与SiO2/Si衬底和氧化物薄膜电极隔离,避免它们在高温氧气氛中发生化学反应和互扩散,实现了Cu薄膜与氧化物铁电电容器的集成.采用X射线衍射仪(XRD)和原子力显微镜(AFM)研究了不同温度下快速退火的SrRuO3(SRO)/Ni-Al/Cu/Ni-Al/SiO2/Si含Cu异质结的微结构和表面形貌,结果发现SRO/Ni-Al/Cu/Ni-Al/SiO2/Si含Cu多层异质结薄膜在高达750℃仍然具有较强的Cu衍射峰和比较平整的表面,显示出了很好的高温热稳定性.研究了"室温长高温退"和"低温长高温退"两种工艺手段,发现在制备含Cu多层氧化物薄膜异质结时,低温长高温后退火的方式要优于常规的室温长高温后退火方式,通过低温长高温退工艺可以缓解应力、削弱界面粗化和避免高温生长对阻挡层和Cu薄膜结构的破坏.最后结合sol-gel法将Pb(Zr0.4Ti0.6)O3(PZT)生长在该含Cu异质结上,制备得SRO/PZT/SRO/Ni-Al/Cu/Ni-Al/SiO2/Si含Cu铁电电容器,研究了电容器的薄膜结构、铁电性能和漏电特性等,发现制备的含Cu铁电电容器具有很好的铁电性能,如电滞回线趋势饱和,剩余极化强度高达～42μC/cm2,矫顽电压为～1.0V,介电常数～1600,漏电流～1.83×10-4A/cm2,以及良好的抗疲劳特性和保持特性等,表明导电性优良的Cu薄膜可以应用于高密度高性能铁电电容器.对其漏电机理研究表明,SRO/PZT/SRO含Cu铁电电容器满足空间电荷限制传导机理.
- 陈剑辉刘保亭赵庆勋崔永亮赵冬月郭哲
- 关键词：PZT铁电电容器NI-AL
- 脉冲激光沉积法制备的Pb(Zr_(0.4)Ti_(0.6))O_3铁电薄膜漏电机理
- 2009年
- 利用准分子脉冲激光器在Pt/Ti/SiO2/Si(111)衬底上制备了Pb(Zr0.4Ti0.6)O3(PZT)铁电薄膜.利用掩膜技术,采用磁控溅射法在PZT薄膜上生长Pt上电极,构架了Pt/PZT/Pt铁电电容器异质结.采用X射线衍射和电容耦合测试技术分别表征了PZT铁电薄膜的微结构和电学性能.研究发现:在5 V的测试电压下,在560℃较低的沉积温度下生长的PZT薄膜电容器的剩余极化强度为187 C/m2、矫顽电压为2.0 V、漏电流密度为2.5×10-5A/cm2.应用数学拟合的方法研究了Pt/PZT/Pt的漏电机理,发现当电压小于1.22 V时,Pt/PZT/Pt电容器对应欧姆导电机理;当电压大于2.30 V时,对应非线性的界面肖特基传导(Schottky emission)机理.
- 陈剑辉刘保亭孙杰霍骥川赵敬伟王玉强赵庆勋
- 关键词：铁电薄膜脉冲激光沉积
- 沉积温度对磁控溅射生长SrRuO_3薄膜结构和性能的影响被引量：2
- 2010年
- 采用射频磁控溅射法在(001)SrTiO3基片上制备了SrRuO3薄膜,采用X射线衍射(XRD)、原子力显微镜(AFM)、四探针测试仪等分析方法系统研究了沉积温度对SrRuO3薄膜结构、表面形貌及输运性质的影响。实验结果表明:当生长温度低于550℃时,SrRuO3薄膜为多晶结构;当温度在550～650℃范围内变化时,SrRuO3薄膜可以在SrTiO3基片上外延生长,薄膜的最低电阻率约为0.5mΩ.cm。
- 王宽冒张沧生李曼周阳王玉强王侠彭英才刘保亭
- 关键词：SRRUO3磁控溅射
