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BST热释电薄膜漏电流特性及软击穿特性研究

作　者: 姚金城
导　师: 陶伯万
学　校: 电子科技大学
专　业: 材料物理与化学
关键词: BST薄膜漏电流软击穿
分类号: O484.42
类　型: 硕士论文
年　份: 2007年
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内容摘要

Ba_xSr_1-xTiO₃（BST）薄膜具有介电系数高、介电损耗低、居里温度可调以及热释电性高等优点,在超高密度集成的动态随机存储器（DRAM）、微波调谐器件、非制冷红外探测等领域有广阔的应用前景。在器件中,BST薄膜工作在外加直流电压下,此时薄膜中存在的漏电流随时间的增加而增加,直至发生介质击穿的软击穿现象,严重影响了薄膜器件的工作稳定性和使用寿命。本论文采用射频溅射法在Pt/Ti/SiO₂/Si基片上制备Ba_0.65Sr_0.35TiO₃薄膜样品,通过测试样品的漏电流特性,认清了BST薄膜中的漏电流机制,获得了薄膜制备工艺与漏电流特性的关系,揭示了薄膜的软击穿特性,探讨了软击穿的物理机制。首先,通过测试BST薄膜的I -t（漏电流与时间）曲线,得到准确的I- V（漏电流与施加电压）曲线,揭示了BST薄膜在不同电场强度下的漏电流机制。当外加电强度较小时,符合欧姆导电规律,当外加电场强度较大时,符合空间电荷限制电流机制。其次,通过不同缓冲层工艺条件下制备的BST薄膜I - t特性的研究,得到了BST薄膜制备工艺与漏电流特性的关系,确定了优化的缓冲层制备工艺。再次,在Ni-Cr/BST/SRO结构的样品中观察到电流瞬变现象,研究表明这是由于氧空位电荷在电极界面处聚集引起的,通过施加合适的反向电压,在一定的作用时间下,可以使电流瞬变现象恢复到初始状态。最后,利用恒定电压法,获得了BST薄膜在不同偏压、不同温度下的软击穿特性:固定测试偏压条件时,击穿时间随测试温度升高而降低;固定测试温度条件时,击穿时间随测试电压的增加呈指数减小。并探讨了BST薄膜软击穿的物理机制。

全文目录

摘要  4-5
ABSTRACT  5-9
第一章绪论  9-16
  1.1 BST 热释电薄膜的基本结构  9-10
  1.2 BST 薄膜的应用  10
  1.3 BST 薄膜中的漏电流机制研究  10-13
  1.4 BST 薄膜中的软击穿研究现状  13-15
  1.5 本论文的主要工作  15-16
第二章理论分析  16-26
  2.1 BST 薄膜的漏电流导电机制  16-17
  2.2 电极限制型电流机理  17-18
  2.3 体限制型导电机制  18-21
  2.4 介质薄膜的软击穿理论  21-26
第三章实验方法  26-30
  3.1 BST 薄膜测试样品制备  26-27
  3.2 介电性能测试  27
  3.3 BST 薄膜漏电流测试  27-30
第四章 BST 薄膜漏电流机制研究  30-38
  4.1 漏电流测试技术研究  30-36
  4.2 BST 薄膜的漏电流机制  36-37
  4.3 小结  37-38
第五章 BST 薄膜漏电流特性研究  38-48
  5.1 BST 薄膜样品制备工艺对漏电流特性的影响  38-43
  5.2 BST 薄膜瞬变漏电流特性  43-47
  5.3 小结  47-48
第六章 BST 薄膜的TDDB 特性研究  48-57
  6.1 TDDB 特性测试方法  48
  6.2 BST 薄膜TDDB 特性研究  48-55
  6.3 小结  55-57
第七章结论  57-58
致谢  58-59
参考文献  59-63
攻读硕士期间取得的研究成果  63-64

BST热释电薄膜漏电流特性及软击穿特性研究

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