不同成分鋯鈦酸鉛薄膜電場退火對微結構與電性之影響

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盧彥良(Yen-Liang Lu)

指導教授 ： 胡塵滌 ； 呂正傑

國立清華大學/工學院/材料科學工程學系/碩士(2008年)

https://doi.org/10.6843/NTHU.2008.00495

摘要

本論文探討在鐵電薄膜退火結晶過程同時，施加正/負電壓而產生正/負電場，對於不同成分與結構之PZT薄膜的影響。不同於文獻中施加的小電場，本實驗施加於試片上之電場（250kV/cm）遠大於矯頑電場；實驗結果顯示，隨著PZT成分的變化，施加電場的極性對不同結構薄膜會有不一樣的影響。
從薄膜的結晶方位的量測中，發現對Zr％＜50％之正方晶結構，施加電場易使（100）之結晶比例降低，相反的，當Zr％＞50％的菱形晶結構，施加電場卻造成（100）結晶方向之提升。在PZT薄膜之殘留極化值上之量測，發現對Zr＜50％之薄膜而言，退火施加正電場會使其殘留極化值升高，施加負電場則導致該值降低；但若Zr＞50％，施加正負電場皆可使其殘留極化值獲得提升；顯示施加電場退火伴隨著成分不同而造成薄膜特性相異之趨勢。
而在薄膜殘留應力的分析上，發現在Zr＝55％的試片中，施加電場者殘留應力較低，推測此可能為提高殘留極化值之主要影響因素之一。

關鍵字

鋯鈦酸鉛 ； 鐵電薄膜 ； 殘留應力

並列摘要

無資料

並列關鍵字

PZT ； ferroelectric ； residual stress

參考文獻

1.W. S. Kim, J. W. Kim, H. H. Park et al., "Fabrication and characterization of Pt-oxide electrode for ferroelectric random access memory application," Japanese Journal of Applied Physics Part 1-Regular Papers Short Notes & Review Papers 39 (12B), 7097-7099 (2000).

2.X. H. Du, U. Belegundu, and K. Uchino, "Crystal orientation dependence of piezoelectric properties in lead zirconate titanate: Theoretical expectation for thin films," Japanese Journal of Applied Physics Part 1-Regular Papers Short Notes & Review Papers 36 (9A), 5580-5587 (1997).

3.X. H. Du, J. H. Zheng, U. Belegundu et al., "Crystal orientation dependence of piezoelectric properties of lead zirconate titanate near the morphotropic phase boundary," Applied Physics Letters 72 (19), 2421-2423 (1998).

10.B. Noheda, D. E. Cox, G. Shirane et al., "A monoclinic ferroelectric phase in the Pb(Zr1-xTix)O3 solid solution," Applied Physics Letters 74 (14), 2059-2061 (1999).

12.S.Y. Wu, IEEE transaction Electron Devices WD-21 (8), 656 (1974).