鎳鋅鐵氧體與鈦酸鍶鋇複層薄膜結構之電性與磁性研究

Magnetic and Electric Properties in (Ni0.5Zn0.5)Fe2O4/(Ba0.5Sr0.5)TiO3 Multilayer

洪隆傑(Lung-Jie Hung)

指導教授 ： 吳泰伯

國立清華大學/工學院/材料科學工程學系/碩士(2007年)

摘要

本實驗以多靶式磁控濺鍍法鍍製BST/NZF共鍍薄膜以及複層薄膜。使用兩種矽基板(1-10Ω．cm 以及0.003~0.005 Ω．cm)及Pt/Ti(TiO2)/SiO2/Si基板，製作兼具介電性與導磁性之複合薄膜。我們利用低阻值矽晶片，簡化一般MIM(metal-insulator-metal)結構並與Pt電極基板相互比較。以矽晶作為薄膜基板，有利於矽基整合製程。矽基整合製程為利用製成穩定性高、控制容易、技術成熟的半導體製程將薄膜型被動元件整合於單一晶片上，以滿足高頻通訊之被動元件規格之要求。
實驗結果發現，在矽基板與介電薄膜之間會有二氧化矽氧化層之存在，降低整體薄膜電容值。NZF與BST共鍍薄膜會誘發BST於(111)優選方向結晶成長，並在不同鍍膜氣氛下，觀察到通入氧氣時表面粗糙鍍較低、且磁性、電性亦較佳，推測為氧原子緩衝氬原子對薄膜表面之衝擊與填補氧空缺之影響。若改變共鍍薄膜中兩種材料之組合比例，介電常數、磁化量亦會相應改變，其中矯頑場隨BST比例增加而增加，為domain wall pinning之影響。複層薄膜週期增加介電常數會先下降是由於串聯低電容與介面dead layer之效應，而後週期再增加又有些許上升則應來自介面電荷極化的貢獻。飽和磁化量亦受磁性dead layer影響，隨週期上升降低，矯頑場則較單層NZF高但亦隨週期降低，除了受pinning effect影響外亦因晶粒漸小使矯頑場降低。總結以上，本實驗以濺鍍法製成BST、NZF兩相共存薄膜，並藉由改變組成比例、週期，探討磁性、電性變化，以瞭解複層薄膜間的性質，尋求新的應用。

關鍵字

磁控濺鍍 ； 矯頑場 ； 複層薄膜

參考文獻

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