PZT鐵電AlGaNGaNMgO脈沖激光沉積(PLD)碩士論文

1、PZT鐵電薄膜與AlGaNGaN半導(dǎo)體異質(zhì)結(jié)構(gòu)的集成和性能研究材料科學(xué)與工程， 2011， 碩士【摘要】 電子信息系統(tǒng)對于微型化、單片化的不斷追求,向電子薄膜及其集成器件的尺寸和功能性提出了更高的要求,促進了將氧化物功能材料以固態(tài)薄膜的形式與具有載流子輸運能力的半導(dǎo)體集成方面的研究。PZT由于具有壓電效應(yīng)、熱電效應(yīng)以及自發(fā)極化效應(yīng)等優(yōu)異的性能,一直以來都是最受關(guān)注的鐵電材料。GaN作為第三代寬禁帶半導(dǎo)體材料的典型代表,具有高擊穿場強、高熱穩(wěn)定性、高電子飽和漂移速度等出色的性能。GaN經(jīng)過調(diào)制摻雜形成的AlGaN/GaN半導(dǎo)體異質(zhì)結(jié)構(gòu),界面處產(chǎn)生具有很高載流子濃度和遷移率的二維電子氣（2DEG）

2、,成為了近些年來研究的熱點。本文以PZT鐵電薄膜與AlGaN/GaN半導(dǎo)體異質(zhì)結(jié)構(gòu)的集成為研究對象,并針對集成過程中遇到的晶格失配、生長工藝不兼容等問題,采用MgO作為緩沖層材料獲得了沿（111）面高度擇優(yōu)取向生長的PZT薄膜,并通過微細加工,將集成體系制備成MFIS結(jié)構(gòu)。經(jīng)過電容-電壓（C-V）和電流-電壓（I-V）測試,對比并分析MFIS和MFS的電學(xué)性能。首先在與GaN具有相似晶體結(jié)構(gòu)的Al2O3襯底上,優(yōu)化PZT薄膜的生長工藝。XRD衍射結(jié)果表明,直. 更多還原【Abstract】 The continuously pursuing of electronic informa

3、tion system on the miniaturization and monolithic has put forward higher request on the size and function of electronic film and its integration devices,therefore promoted the research on the integration of solid state oxide functional materials on semiconductor with carrier transport capacity.Due t

4、o its piezoelectric effect, thermoelectric effect, spontaneous polarization effect and etc., PZT has long been one of the most popular ferroelectric mate. 更多還原 【關(guān)鍵詞】 PZT； 鐵電； AlGaN/GaN； MgO； 脈沖激光沉積(PLD)； 【Key words】 PZT； ferroelectric； AlGaN/GaN； MgO； pulse laser deposition(PLD)； 摘要 4-6 ABSTRAC

5、T 6-7 第一章 緒論 10-20 1.1 引言 10-11 1.2 鐵電材料 11-12 1.3 PZT 材料簡介 12-13 1.4 GaN 和AlGaN/GaN 半導(dǎo)體異質(zhì)結(jié)構(gòu) 13-16 1.5 鐵電/半導(dǎo)體集成結(jié)構(gòu)的研究現(xiàn)狀 16-19 1.6 論文的選題及研究方案 19-20 第二章 薄膜的制備及表征方法 20-28 2.1 薄膜常用制備方法 20-21 2.2 脈沖激光沉積系統(tǒng) 21-22 2.3 薄膜微觀結(jié)構(gòu)表征方法 22-25 X 射線衍射儀（XRD） 22-24 原子力顯微鏡（AFM） 24 掃描電子顯微鏡（SEM） 24-25 2.4 薄膜的電學(xué)性能測試 25-28 鐵

6、電性能測試 25 絕緣性能測試 25-26 電容-電壓（C-V）特性測試 26-28 第三章 A1_20_3襯底上PZT 薄膜的生長及性能研究 28-37 3.1 A1_20_3 襯底上PZT 薄膜的制備 28-32 3.1.1 A1_20_3 襯底上PZT 單層薄膜的制備 28-29 3.1.2 A1_20_3 襯底上MgO 緩沖制備PZT 薄膜 29-31 沉積溫度對PZT 薄膜生長的影響 31-32 3.2 薄膜的鐵電性測試 32-35 u/Ni/PZT/SRO/A1_20_3 鐵電電容結(jié)構(gòu)的鐵電性 32-34 溫度對PZT 薄膜鐵電性能的影響 34-35 3.3 薄膜的絕緣性測試 35 3.4 本章小結(jié) 35-37 第四章 PZT 與 AlGaN/GaN 半導(dǎo)體異質(zhì)結(jié)的集成及性能研究 37-55 4.1 PZT 與AlGaN/GaN 半導(dǎo)體異質(zhì)結(jié)的集成 37-41 lGaN/GaN 半導(dǎo)體異質(zhì)結(jié)上單層PZT 薄膜的生長 37-38 MgO 緩沖作用下PZT 與AlGaN/GaN 的集成 38-41 4.2 MFIS 結(jié)構(gòu)的微細加工 41-46 光刻流程簡介 41-42 MFIS 結(jié)構(gòu)的制備 42-46 4.3 MFS 結(jié)構(gòu)電學(xué)性能 46-47 4.3.1 C-V 特性 46 I-