【摘 要】
：
铁电薄膜具有良好的铁电性、压电性、热释电性、电光及非线性光学等特性,可广泛应用于微电子机械系统、光电子学和集成光学等领域。厚度在100nm以下的超薄铁电薄膜,具有不同于体材和一般薄膜的新电学特性,因此在铁电隧道结存储器、电阻开关存储器等领域有很好的应用前景。本文采用磁控溅射法和脉冲激光沉积法,分别在Pt/Ti/SiO2/Si衬底和Nb:SrTiO3单晶片衬底上制备出15-80nm厚度的BaTiO3
论文部分内容阅读
铁电薄膜具有良好的铁电性、压电性、热释电性、电光及非线性光学等特性,可广泛应用于微电子机械系统、光电子学和集成光学等领域。厚度在100nm以下的超薄铁电薄膜,具有不同于体材和一般薄膜的新电学特性,因此在铁电隧道结存储器、电阻开关存储器等领域有很好的应用前景。本文采用磁控溅射法和脉冲激光沉积法,分别在Pt/Ti/SiO2/Si衬底和Nb:SrTiO3单晶片衬底上制备出15-80nm厚度的BaTiO3铁电薄膜。通过对BaTiO3铁电薄膜的微观结构和电学性能测试分析,得到如下主要实验结果和结论：1、根据优化的磁控溅射工艺条件,在Pt/Ti/SiO2/Si衬底上制备了50nm和80nm两种厚度的BaTiO3铁电薄膜。XRD测试表明薄膜是高度取向生长的。AFM和SEM测试表明薄膜的表面平整度很高、无裂纹和微孔等缺陷,薄膜和衬底间的界面清晰。根据优化的脉冲激光沉积工艺条件,在Nb:SrTiO3单晶片衬底上制备了15nm厚度的BaTiO3铁电薄膜。XRD测试表明薄膜是高度取向生长的,结合TEM高分辨像证实了BaTiO3薄膜的外延性良好,外延生长方向为BaTiO3（100）//Nb:SrTiO3（100）=AFM测试表明薄膜的表面非常平整,均方根粗糙度（RMS）仅为0.82nm。2、在电学性能方面,测试了薄膜的P-V电滞回线、C-V曲线。薄膜的电滞回线表明薄膜均具有良好的铁电性。BaTiO3铁电薄膜的Pr值随着薄膜的厚度降低而减小,在80nm时Pr值为3.5μC/cm2,在50nm时Pr值为2.5μC/cm2,在15nm时Pr值为0.15μC/cm2。薄膜的C-V测试表明其介电常数随频率升高而降低,C-V蝶形回线也证实其具有良好的铁电性。分析C-V曲线还表明,在Pt/BaTiO3/Nb:SrTiO3结构中存在一个正向的内建电场。3、测试了BaTiO3薄膜的I-V特性曲线,研究了BaTiO3铁电薄膜的电输运机理。分析表明,薄膜的导电机制在低电场下表现为欧姆导电机制和空间电荷限制电流机制（SCLC）、在中等电场下表现为肖特基发射机制、在高电场下表现为普尔-弗兰克发射机制（P-F）。在很低电压区域,不论正负偏压下,基本为欧姆导电机制。由于电极／薄膜的界面处存在肖特基势垒,使得薄膜在正负偏压下,其电输运机制有所差别。4、I-V测试还表明BaTiO3铁电薄膜具有电致电阻效应。分析了电致电阻效应的形成机理：BaTiO3铁电薄膜中的氧空位作为可移动的施主陷阱,可形成传导通道（低阻态）。当电压超过阈值电压时,高电流产生热效应,使电子脱离缺陷,传导通道被断开（高阻态）。当施加正向偏压时,顶电极界面的氧空位被排开,导致界面的肖特基势垒变宽,因此薄膜保持在高阻态。当施加负向偏压时,氧空位被吸引到顶电极,降低了肖特基势垒高度,导致薄膜转变为低阻态。进一步分析了薄膜中电致电阻效应的电输运机理：当施加正向偏压时,其电流满足空间电荷限制电流机制；加反向偏压时,在低电压时电流主要是P-F发射机制,高电压下则满足F-N隧穿机制。
其他文献
经过三十多年的发展,图的控制理论已经成为图论的重要研究领域之一.其原因主要有以下因素：（1）图的控制理论与组合优化、理论计算机科学、社会科学等学科有着密切关系；（2）图的控制理论在设施选址、监视系统、通信网络等现实问题中得到应用.目前,关于图的控制理论研究主要集中在各类控制参数的计算复杂性、算法、界、极值图刻画、临界图的性质及其应用等方面.给定一个图,如果任意删去其中一个点后,得到的图的控制数比原
设F是图G的边子集,若G—F（不含孤立点）既不包含完美匹配,也不包含几乎完美匹配,称F为G的（条件）匹配排除集.任何一个这样的最小（条件）匹配排除集称为最优的（条件）匹配排除集.最小（条件）匹配排除集所包含的边数称为（条件）匹配排除数.对于一个有偶数个顶点的图G,如果x∈y（G）,则EG（x）是一个匹配排除集；并且（EG（u）∪EG（w））\EG（u）是一个条件匹配排除集,其中uv,vw∈E（G）
流形上微分算子的特征值问题是微分几何与几何分析研究领域的一个重要课题,也是一个热点问题,其研究受到国内外数学家的广泛关注.本文主要讨论某类流形上Bucklingl司题特征值的一般不等式.第一部分简要介绍了特征值问题的研究背景,研究成果及本文的研究内容.第二部分主要介绍了一些与特征值有关的预备知识,包括基本定义、性质与定理、由Rayleigh-Ritz不等式得出的重要结论及一些基础知识.第三部分是本
本文以具有原子的马氏链为工具,研究了不可约链中常返、非常返性以及常返链中的不变测度的存在性,并构造了不变测度π,进一步讨论了关于常返、Harris常返以及正常返、正则之间的关系。本文由四个部分组成：第一部分简要介绍了马氏链的研究背景以及本文的研究内容。第二部分回顾了常返、非常返等一些基本概念以及基本性质和定理,利用这些性质和定理来给出马氏链Φ是常返和非常返的另一种判定方法。第三部分介绍了不变测度的
本文主要引入了定义在开圆盘U={z:z∈C,|z|<1}上的单叶解析函数子族C1（α）,利用星型函数和凸函数的相关性质研究了这类函数族第二项和第三项的系数不等式,有效的计算出这类系数不等式的上界。本文主要由三个部分组成：第一部分是引言和预备知识,介绍了一些基本概念、相关的函数族记号以及本文所需要的一些理论基础。第二部分定义了新的单叶解析函数子族C1（a）并通过分类讨论的方法研究了它的系数不等式。第
不变测度对马尔科夫链的平稳性起到至关重要的作用。本文主要研究了般状态空间与拓扑状态空间下马尔科夫链不变测度存在性所需要的条件。并且对马链不可约性及细集、紧集、T链之间的关系进行了讨论。
流形上微分算子的特征值问题的研究,现在已成为流形上分析的前沿课题之一,在数学物理等学科中有着广泛的应用.设Ω是n维欧氏空间R“的连通有界区域,n为边界aQ上的单位法向量,特征值问题称为Buckling特征值问题,其中△为拉普拉斯算子.Buckling问题描述了夹持边薄板在受到外部压力后变弯曲的临界负荷.它在工程,建筑力学上有着重要意义.早在1956年,就有数学家得出前两个特征值的估计,然后,又有学
信息技术的高速发展使得计算机网络成为大规模的复杂网络；现实世界中各种复杂系统也可以用复杂网络来描述。因此,建立复杂网络模型进而研究复杂网络上的动力学行为成为复杂网络研究的一个重要课题。复杂网络的动力学跟网络拓扑结构密切相关,本文试图研究拓扑结构对网络的信息搜索的影响。拓扑结构对信息搜索的影响体现为两个方面：网络的搜索性能（即最短平均路径）；网络搜索算法。因此,本文从这两个方面研究网络的拓扑特性对网
特征值问题是微分几何和几何分析领域的一个重要研究课题,也是一个热点问题,其研究受到国内外数学家的广泛关注.本文研究了欧氏空间中某类子流形的双调和算子的特征值问题,得到了其一致上界估计.第一部分简要介绍了特征值的研究背景.第二部分简要介绍了一些基本定义,特征值的基本性质及研究方向.第三部分是本文的主要内容.首先介绍并证明了关于黎曼流形上狄利克雷双调和算子的特征值的一系列不等式,然后给出了用前面k个特
随着量子信息技术的发展,量子纠缠已成为量子信息论中的一个基本概念,在现代物理中扮演着重要的角色,且在量子信息处理和量子计算等领域有着重要的作用。近年来,纠缠被视为有一种宝贵的资源,在理论和实验上,人们对其进行了大量的讨论和研究。利用纠缠态不仅可以实现经典物理中不容易实现的行为,而且在量子平板印刷术以及研究强关联量子系统等领域也发挥着重要的作用。而作为量子信息中既简单又实际的固态物理系统,因为其自旋