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研究生:陳秀亭
研究生(外文):Show-Ting Chen
論文名稱:以溶凝膠法鍍DIOL系鋯鈦酸鉛膜
論文名稱(外文):Deposition of PZT films by sol-gel techniques
指導教授:吳振名
指導教授(外文):Jenn-Ming Wu       
學位類別:碩士
校院名稱:國立清華大學
系所名稱:材料科學工程學系
學門:工程學門
學類:材料工程學類
論文種類:學術論文
論文出版年:2003
畢業學年度:91
語文別:中文
論文頁數:113
中文關鍵詞:溶凝膠法鋯鈦酸鉛DIOL系
外文關鍵詞:sol gelPZTDIOL
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摘要
本文採用溶凝膠法(sol gel)製備鋯鈦酸鉛(PZT)鐵電薄膜,希望能製得有優選結晶方向、低結晶溫度、厚度較大、微結構緻密的PZT膜。在本文的實驗中主要是採用DIOL系(以1,3-propanediol為溶劑)的製膜方法,再與傳統的MOE系(以2-methoxyethanal為溶劑)做比較;DIOL系可製出膜厚較厚的薄膜,以0.75m的溶液可鍍出單層膜厚約為0.3~0.5µm。若配製更高濃度的溶液,則可得更厚的膜,在4-1節中有詳細的探討。
4-2節中更比較了選用不同底電極:白金基板(Pt)與鎳酸鑭基板(LNO)對薄膜性質的影響。4-3節中比較不同的預熱條件(350oC,1min與400oC,5min)對薄膜性質的影響。在4-4節、4-5節中更詳細探討結合此兩種製膜方法:以MOE系鍍PTO緩衝層,再鍍DIOL系PZT膜,希望藉由MOE系鍍製PTO薄層膜,來改善其上的PZT膜的特性。
由實驗結果顯示DIOL系膜有比MOE系薄膜大致上有較大的矯頑電場值與殘存極化值,及整體性質較為硬(hard)。以LNO為底電極可使薄膜(100)
的優選指向、較緻密微結構、較高的介電常數值、較小的殘存極化值與矯頑電場值、且與較佳的抗疲勞特性。MOE系與DIOL系膜的結合實驗中,若使用的基板是白金為底電極者,則薄膜的微結構變的很鬆散,且電性量測結果並不是非常理想;然而在使用LNO為基板時,卻可得到緻密平整的微結構(其晶粒大至將近1µm)與良好的電性。



目錄
第一章 導論 1
第二章 文獻回顧 3
2-1. 製備溶液方法的比較 3
2-2. 穩定劑(或鉗和劑)的添加 6
2-3. 極化機構 8
2-4. 極化疲勞的成因與機制 9
2-5. 介電性質分析 11
2-5.1 介電常數 11
2-5.2 介電損失 12
2-5.3 介電強度 13
2-6. 漏電流性質 15
第三章 實驗程序 18
3-1. 薄膜的製作 18
3-1-1. Pt/Ti/SiO2/Si基板之準備 18
3-1-2. 溶膠的製備 18
3-1-3. 薄膜的旋鍍 21
3-1-4. 薄膜熱處理 22
3-1-5. 白金(Pt)上電極的製作 22
3-2. 薄膜特性分析 22
3-2-1. X-Ray繞射分析 23
3-2-2. SEM微觀結構及膜厚測量 23
3-3. 薄膜電性量測 23
3-3-1. 介電常數及散逸因子量測 24
3-3-2. 鐵電遲滯曲線量測 24
3-3-3. 疲勞特性量測 24
3-3-4. 漏電流特性量測 25
第四章 結果與討論 27
4-1. DIOL 系與MOE系的比較 27
4-1.1 XRD繞射分析 27
4-1.2 遲滯曲線分析 28
4-1.3 介電特性分析 29
4-1.4 疲勞特性分析 30
4-1.5 漏電流特性分析 31
4-2. 白金電(Pt)與鎳酸鑭(LNO)電極的比較 32
4-2.1 XRD繞射分析 32
4-2.2 遲滯曲線分析 32
4-2.3 介電特性探討 33
4-2.4 疲勞特性分析 34
4-2.5 漏電流特性分析 35
4-2.6 SEM表面微結構分析分析 35
4-3不同預熱條件對薄膜性質的影響 36
4-3.1 XRD繞射分析 36
4-3.2 遲滯曲線分析 37
4-3.3 介電特性探討 37
4-3.4 疲勞特性分析 38
4-3.5 漏電流特性分析 39
4-3.6 SEM表面微結構分析分析 40
4-4. 以鈦酸鉛當緩衝層的效應 40
4-4.1 XRD繞射分析 40
4-4.2遲滯曲線分析 41
4-4.3 介電特性探討 42
4-4.4 疲勞特性分析 42
4-4.5 漏電流特性分析 43
4-4.6 SEM表面微結構分析 44
4-5. 結合PTO緩衝層與LNO底電極的效應 44
4-5.1 XRD繞射分析 44
4-4.2 遲滯曲線分析 45
4-5.3 介電特性探討 45
4-5.4 疲勞特性分析 46
4-5.5 漏電流特性分析 47
4-5.6 SEM表面微結構分析 47
第五章 結論 48
第六章 參考文獻 50

第六章 參考文獻
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