臺灣博碩士論文加值系統

鉛系鈣鈦礦鐵電物質因其優異鐵電性質而被廣泛地考慮做為電容與記憶體元件的材料，本研究以有機金屬化學氣相沉積法合成鋯鈦酸鉛薄膜，著重於沉積過程中的化學反應動力。
合成以四乙基鉛、四異氧丙基鈦和四異氧丁基鋯作為反應先驅物，以Pt/Ti/SiO2/Si作為基材，沉積溫度範圍為590~640℃，在沉積溫度590℃時可獲得單一鈣鈦礦相的鋯鈦酸鉛薄膜。
以同一進料組成而不同溫度沉積薄膜，發現氧化鉛與二氧化鈦的沉積速率隨著溫度上升而增加，二氧化鋯似乎不隨溫度改變沉積速率。沉積活化能分別為:氧化鉛8kcal/mol，二氧化鈦7~10kcal/mol，二氧化鋯~0kcal/mol。多餘的氧化鉛量隨沉積溫度上升而增加，若同時增加沉積溫度與鈦在進料中的比例，則多餘氧化鉛將轉化成鈦酸鉛。
由marco-cavity的實驗顯示氣相反應對於氧化鉛的沉積重要性遠高於二氧化鋯與二氧化鈦。

Owing to their superior ferroelectric properties, the lead family of ferroelectric perovskites is widely considered as candidates in capacitor and memory applications. This work studies the synthesis of lead zirconate titanate (PZT) thin film by organic metallic chemical vapor deposition, with the emphasis on chemical reaction kinetics in deposition process.
The synthesis is carried out, using tetraethyl lead, tetra isopropyl titanate,tetra isobutyl zirconate as precursors .Plantinum(Pt/Ti/SiO2/Si) is used as substrate. The deposition temperature is set between 590-640℃. Single perovskite phase of PZT thin film can be synthesized at 590℃.
The composition study of thin film, under a fixed reactant ratio and different deposition temperatures, reveals that lead oxide and titanium dioxide deposition rate increase with deposition temperature , zirconium oxide deposition rate remain unchanged. The activation energy for lead oxide is 8 kcal/mol, and 7~10 kcal/mol for titanium dioxide. The PbO excess increases with deposition temperature. Coupling of deposition temperature increase and titanium content in the feed stream results in converting PbO into PbTiO3.

1.緒論
1.1鐵電材料特性…………………………………………………..1
1.2鈣鈦礦鐵電材料結構…………………………………………..4
1.3鈣鈦礦鐵電材料與合成………………………………………..6
1.4鐵電薄膜重要性與合成方法…………………………………..8
1.5鐵電薄膜目前之研究重點……………………………………..15
2.化學氣相沉積合成鐵電膜之文獻回顧
2.1有機金屬化學氣相沉積鐵電薄膜…………………………….20
2.2沉積反應機構………………………………………………….22
2.3有機金屬化學氣相沉積合成鋯鈦酸鉛(PZT)薄膜…………...24
2.4製備摻雜鈮之PZTN薄膜
2.4.1添加劑……………………………………………………32
2.4.2化學凝膠法製備摻雜鈮之PZTN薄膜…………………32
3.實驗相關部份
3.1實驗藥品與氣體……………………………………………….40
3.2實驗設備與分析儀器
3.2.1實驗裝置………………………………………………….44
3.2.2分析儀器………………………………………………….46
3.2.3實驗操作步驟………………………………………………47
3.2.4反應器內各反應物種蒸氣壓之計算………………………49
4.結果與討論
4.1輸送管線壓力與溫度設定及控制
4.1.1有機金屬輸送管線上的壓力控制…………………………56
4.1.2先驅物管線溫度控制………………………………………58
4.2沉積實驗結果
4.2.1決定沉積條件………………………………………………60
4.2.2沉積結果分析
4.2.2-1薄膜X-光繞射分析……………………………………65
4.2.2-2 SEM分析………………………………………………70
4.2.3薄膜組成分析……………………………………………….86
4.3表面反應和氣相反應的貢獻……………………………………92
5.結論…………………………………………………………………..94
6.參考文獻……………………………………………………………...96

1.陶瓷技術手冊(上) p452-4601.