臺灣博碩士論文加值系統

本研究以高真空射頻磁控濺鍍方法成長鈦酸鋇及添加不同比例鑭（La）之鈦酸鋇薄膜。藉由設定鑭摻雜鈦酸鋇比例由0至8 mol%，退火溫度由450 ℃至600 ℃等不同製程條件，探討添加鑭對鈦酸鋇薄膜晶體結構及電性質的影響。
本研究首先以高真空射頻磁控濺鍍方法，將鈦酸鋇薄膜沉積在玻璃基板及矽基板上形成非晶質的薄膜。於450 ℃至600 ℃的溫度下退火，退火後形成結晶體，當退火溫度高於550 ℃時，薄膜具有較佳的結晶性。隨添加鑭比例增加，結晶化溫度由未添加鑭時的500 ℃降到添加8 mol%鑭的450 ℃。透過掃描式電子顯微鏡分析結果得知隨鑭添加比例增加，晶粒尺寸有下降之趨勢由未添加鑭時的30 nm降到添加6 mol%鑭的24 nm。
在電性質的量測上，我們分別探討了漏電流及介電常數的部分，以退火溫度為750 ℃，頻率為100 kHz之下量測到的介電常數值在添加0 mol%，2 mol%，4 mol%，6 mol%，及8 mol%La時的值分別約為287，398，439，638，及1143。可知隨鑭添加量增加時，會造成介電常數增加。在漏電流方面，以退火溫度為750℃的鈦酸鋇薄膜而言，添加0 mol%，2 mol%，4 mol%，6 mol%，8 mol%La時的薄膜漏電流值分別約為9.5×10-5A/cm2， 6.3×10-9A/cm2，7.1×10-10A/cm2，1.4×10-6A/cm2，及3.1×10-9A/cm2。可知隨鑭添加量增加，漏電流有下降的趨勢。

摘要………………………………………………………………………..…………iii
英文摘要.………………………………………………………………..……...……iv
表目錄………………………………………………………………………...…….viii
圖目錄…………………………………………………………………….…………..ix
第一章 緒論…………………………………………………………...……….…..1
1.1前言………………………………………………………………………..1
1.2研究目的………………………………………………………………….8
1.3文獻回顧…………………………..……………………...…………..…12
第二章 理論基礎…………………………..……………………...…………..…..19
2.1介電性質………………………………………….…………………..…19
2.1.1鐵電薄膜在記憶體上之應用…………………….…………….…19
2.2鐵電材料的特性……………………….……………………………….23
2.2.1介電常數……………………………………………………….….23
2.2.2介電崩潰強度.……………………………………………………..25
2.2.3介電損失因子……………………………………….……………..25
2.2.4居禮溫度……………………………………….…………………..25
2.2.5遲滯曲線…………………………………………………………...28
2.2.6 BaTiO3的結晶結構及性質…………………………….……….…28
2.3濺鍍原理………….………….………………….……………………….34
2.3.1輝光放….………………………………………….….……………34
2.3.2 射頻濺鍍原理…………………………………….………….…...37
第三章 實驗步驟………..………………………….…………….………....…….38
3.1實驗流程………..…………………………….…………….…………..38
3.1.1基板製備………………………………………………….……….40
3.1.2靶材製備………………………………………………….……….43
3.1.3薄膜製備……………………………………....………….……….43
3.1.4熱處理…………………………...………….………….……….…46
3.2系統說明……………...…………………………………….………......47
3.3性質量測……………...………………………….………….……….....48
3.3.1結晶結構分析……………………...……………….……………..48
3.3.2微結構分析………………………………...…….………….…..…48
3.3.3熱分析…………………………...………….………….………..…48
3.3.4漏電流量測…………………………………………………...……49
3.3.5介電常數量測…………………………………………………...…49
第四章 結果與討論…………….……………………….…………….……….....50
4.1顯微結構…………….…………………………….………….……….…50
4.1.1結晶化…………………………………...….………….……….…50
4.1.1.1退火溫度對鈦酸鋇薄膜結晶化的影響……………………..50
4.1.1.2添加鑭對鈦酸鋇薄膜結晶化的影響………………………..50
4.1.2微結構…………………………………….………….………….....56
4.1.1.1退火溫度對鈦酸鋇薄膜微結構的影響……………………..56
4.1.1.2添加鑭對鈦酸鋇薄膜微結構的影響………………………..56
4.2電性質…………………………………………………………………...59
4.2.1介電性質…………………………………………………………...59
4.1.1.1退火溫度對鈦酸鋇薄膜介電性質的影響…………………..56
4.1.1.2添加鑭對鈦酸鋇薄膜介電性質的影響……………………..56
4.2.2漏電流……………………………………………………………...65
4.1.1.1退火溫度對鈦酸鋇薄膜漏電流的影響……………………..65
4.1.1.2添加鑭對鈦酸鋇薄膜漏電流的影響………………………..65
第五章 結論...………………………………………….…………….…………….74
第六章 參考文獻………………………………………….…………….….……...75

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