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LaNiO3薄膜不仅具有良好的导电性能,而且与PZT等铁电材料具有相近的晶体结构和热膨胀系数,因而被认为是理想的铁电电极材料。在具有晶体取向性的LaNiO3薄膜衬底上制备PZT等铁电薄膜,还有可能获得c轴取向的铁电薄膜(如PZT、BST等),从而提高铁电薄膜的极化性能。该研究拟采用溶胶-凝胶法制备LaNiO3薄膜,研究其取向性生长方法及导电性能。进而将其作为底电极和模板,探讨在其上外延生长PZT铁电薄膜的可行性及其对铁电性能的影响。 首先,通过添加化学络合剂丙烯酸将硝酸镧、醋酸镍溶解于乙二醇甲醚中合成了性能稳定的LaNiO3溶胶。研究了热处理工艺参数对LaNiO3薄膜微观结构和性能的影响,在最佳热处理参数条件下,即经400℃热分解30min,再经750℃纯氧气氛下晶化处理60min制备出的LaNiO3薄膜,具有良好的导电性能,其室温电阻率为8.7×10-4Ω·cm。 其次,研究了单晶硅衬底上取向性LaNiO3薄膜的制备方法,并探讨了取向性LaNiO3薄膜生长的潜在机制。结果表明,采用快速热处理的方法可在单晶硅衬底上制备出高度(100)取向生长的LaNiO3薄膜,其(100)择优取向度高达96%; LaNiO3薄膜的择优生长与单晶硅衬底的晶向没有关系,而与由快速升温引起的外来应力有关,这种外来应力为(100)取向晶粒的形核生长提供了有利条件。 以AcAcH、BzAcH为化学修饰剂合成出了具有紫外感光特性的Ni/AcAcH、Ni/BzAcH金属螯合物结构。以这种感光的螯合物为前驱体制备的LaNiO3薄膜具有紫外感光性,利用这一特可以获得与掩模负像一致的LaNiO3导电薄膜的微细图形。 进一步,采用溶胶-凝胶法在LaNiO3薄膜电极上制备PZT铁电薄膜,并研究了不同取向的LaNiO3薄膜对PZT铁电薄膜生长取向和极化性能的影响。结果表明,LaNiO3薄膜的晶粒取向对PZT薄膜形核生长具有一定的诱导作用,在高度(100)取向的LaNiO3薄膜上可制备出(001)择优取向度高达96.7%的PZT薄膜,其剩余极化强度较随机取向的PZT薄膜有了很大幅度的提高,接近外延生长的PZT薄膜的剩余极化强度。