一、硅基铁电薄膜的制备与电性能研究（论文文献综述）
杨翔宇[1]（2021）在《硅基铌酸锂铁电单晶异质集成及其薄膜化技术研究》文中提出空间环境参量原位精准测量需将微机电系统（MEMS）传感器置于待测区域,并与测试对象直接接触输出电学响应信号。传统硅基MEMS传感器需进行抗辐照加固处理,体积质量成本更高,传感测试灵敏度提升受限。相比于传统硅基功能材料,铌酸锂（Li Nb O3,LN）铁电单晶凭借其优异的耐腐蚀性、耐低温性和本征抗辐射特性在航空航天领域展现出广阔的应用前景。围绕航天级传感器微型化、集成化、低功耗和高可靠应用需求,完成硅基铌酸锂铁电单晶薄膜异质集成,解决硅基铁电材料兼容制造难题正逐步成为研究热点。论文围绕LN与Si晶圆级键合工艺、晶圆键合机理以及LN单晶薄膜化技术三个方面展开研究:（1）基于旋涂工艺,在LN晶圆和硅基底表面生长获得抗辐照、耐低温和高机械稳定性的聚酰亚胺黏合剂,结合前烘工艺去除聚酰亚胺胶层溶剂,获得具有一定固化程度的聚酰亚胺薄膜,借助O2等离子体活化技术,解决前烘后聚酰亚胺胶层预键合强度弱、面积小等问题。预键合样品在大气、常温下保持24h饱和预键合强度后,在低温条件下退火,完成了LN晶圆与Si晶圆的键合;（2）利用XPS、SEM、EDX等表征方法,对键合表、界面理化性质进行全过程分析,探明LN-Si晶圆级键合机理,并构建等离子体活化预键合和聚酰亚胺键合的低温键合模型;（3）通过结合机械研磨和化学机械抛光的薄膜制备技术制备出大面积、高质量硅基铌酸锂单晶薄膜。本文利用聚酰亚胺键合技术成功将4-inch Z切LN单晶晶圆和带Cr/Au底电极4-inch Z切LN单晶晶圆键合至硅基底上,利用SEM确认了紧密且无缺陷的结合界面,通过拉伸仪测试出键合强度为6.582Mpa。论文对经过低温处理的键合样品进行键合强度测试,评估验证键合样品稳定性,经过超低温（-263.15℃）处理24h的样品键合强度为3.339Mpa,满足航空航天应用对键合强度的要求。此外,基于XPS分析得到聚酰亚胺薄膜表面-OH等极性基团的增加导致薄膜表面湿润性增强的结论。基于键合界面分析可得,退火过程中水分子沿界面扩散,在界面处形成了稳定的C-O-C共价键,促进了分子间交联。退火完成后,本文通过结合机械研磨和化学机械抛光的薄膜制备技术制备出了4-inch、高结晶质量的硅基铌酸锂单晶薄膜。
李雅青[2]（2021）在《柔性铁电/反铁电薄膜制备及性能表征研究》文中指出铁电及反铁电材料由于兼备介电、压电、热释电以及铁电电学性能从而可以“一材多用”,被宽泛地应用于电力电子领域,如微执行器、随机存取存储器、储能电容器以及制冷器等器件。另一方面,随着物联网的出现,对电子设备微型化、超薄化和3D可弯曲性的需求越来越大,柔性制造因运而生。制备兼具优异机械弯曲性能和优良电学性能的电子器件是当前柔性制造的发展前景也是挑战。本论文是关于铁电/反铁电柔性薄膜的制备、电学性能测试以及可靠性验证的研究。本文采用溶胶-凝胶法在蓝宝石衬底制备了Pb0.97La0.02Zr0.95Ti0.05O3（PLZT）反铁电薄膜,并采用可控剥离技术对PLZT薄膜进行柔性化处理。在不同拉伸或压缩弯曲半径下,薄膜的极化率约为86.3μC/cm2,显示出优异的力学稳定性。值得一提的是,在500k V/cm时,薄膜的可恢复储能密度(Wre)比原始衬底提高了21%,这是由应力变化引起的。同时,在-70°C-200°C的宽温度范围内测量了柔性薄膜的电滞回线,计算得到储能密度在9.2 J/cm3-17.1 J/cm3之间波动,这与相变的自由能垒有关。计算得到了在500k V/cm电场下,薄膜在-70°C时获得-9.5 K绝热温度变化。进一步,利用脉冲激光沉积法在钛酸锶（Sr Ti O3,STO）基底上制备了铁酸铋（Be Fe O3,BFO）薄膜,利用压电力显微镜（PFM）表征了薄膜的微观畴结构,并施加一定电场激励进行精确畴调控,采用相同柔性化处理方法得到柔性薄膜,经测试得出柔性BFO薄膜畴结构能够保留。研究发现采用可控剥离技术制备的柔性铁电/反铁电薄膜其结构及电学性能并未造成损伤。采用干法刻蚀可有效避免功能材料的损坏。柔性薄膜可在半径3.5 mm-5 mm之间进行拉伸和压缩弯曲。另外研究发现,由于衬底的应力调节可有有效提升薄膜的极化值从而可提升材料电学性能。制备得到的PLZT薄膜在-70-200°C温度范围内具有一定的可靠性。制备得到的BFO薄膜仍能保持原有微畴结构。以上研究对柔性薄膜材料制备以及在柔性电子器件中的应用具有重要意义。
谢柳[3]（2021）在《基于界面效应调控的新型二维光电器件研究》文中研究指明自2004年石墨烯发现以来,二维材料在电子、光电子、谷电子、自旋电子和催化等应用领域表现出巨大潜力,引起了科学和工程领域的广泛关注。其中,该类材料（如石墨烯,过渡金属硫族化合物,黑磷（BP）等）以其层状依赖能带结构及独特的电子、光电子特性,在高速、宽波段光探测等方面带来了很多突破性进展。然而,在光探测器应用中,单一二维材料普遍存在灵敏度低、响应度低等问题,且难以满足片上多功能集成的需求,这对开发基于二维材料的高性能、高集成度光电器件提出了挑战。尽管如此,二维材料其表面无悬挂键和原子层厚度的特点使该类材料的集成和电子性质调控变得更加容易,并且其可以通过范德华力与任意衬底结合,无需晶格匹配,表现出更多组合自由度,从而为实现高性能、多功能的电子和光电子器件奠定了基础。基于此,本论文首先探索一些新型二维光电材料（包括新型窄带隙二维半导体Cr2S3、PdSe2）并对其物性进行了深入研究;在此基础上,构筑了界面电荷诱导的光电器件（Cr2Ge2Te6/SiO2、BP/锆钛酸铅（PZT））和界面能带调控的光电器件（BiCuOSe/WSe2）,在不同界面诱导机制下,超越了各单一材料的光电性能与功能。进而,我们实现了光探测光谱覆盖的拓展,灵敏度、探测度的大幅提升,并获得了基于新原理的多功能集成光电存储器和隧穿光电探测器。主要研究内容如下:1.利用新型窄带隙半导体的能带和物性优势,拓展光探测频谱范围。a)针对依赖传统窄带隙半导体的红外探测器所面临的制备复杂、昂贵且集成度低的问题,本文通过低成本且简易的化学气相沉积方法实现了二维窄带隙（-0.15 eV）半导体Cr2S3可控制备,获得了具有单胞厚度（-1.85 nm）的Cr2S3纳米片。生长的Cr2S3表现出优异的环境稳定性,即使暴露在空气中超过两个月,其降解也可以忽略。基于二维Cr2S3的光电探测器展现出高响应度（在520 nm可达14.4AW-1,在808 nm可达6AW-1在1550nm可达3AW-1）和高探测度（在520 nm 可达 4.0 × 1010 Jones,在 808 nm 可达 1.7 × 1010 Jones,在 1550 nm 可达8.3 × 109 Jones）。b)二维PdSe2随层数变化可以实现半导体到金属特性的转变,具有高的热电系数和载流子迁移率,是极具潜力的光探测材料。本文利用其优异特性,构筑了金属-半导体-金属结构的探测器。基于电磁波诱导势阱效应,PdSe2太赫兹器件在366.12 GHz处响应度高达1.7 V W-1,太赫兹响应带宽f3dB=～2.9 kHz,在很大程度上拓展了其探测波长范围。2.利用界面电荷诱导效应,设计器件实现单一材料光探测性能的大幅提升和多功能集成。a)构筑了 Cr2Ge2Te6/SiO2器件,在硅基界面电荷诱导作用下,二维Cr2Ge2Te6半导体表现出一种罕见的负光电导（NPC）特性,且该电导可以通过控制入射光强来调节。更重要的是,NPC特性使Cr2Ge2Te6光电探测器具有超灵敏的光响应,能实现对入射功率强度低至0.04 pW微弱光的探测,其响应度高达340 A W-1。b)构筑了二维半导体BP/铁电材料PZT铁电场效应晶体管。该晶体管在BP/PZT界面电荷诱导作用下,表现出可控的正、负光电导特性,使得实现了一种具有“电写-光读”工作模式的非易失性光电存储器。BP/PZT器件具有可靠的数据保存（超过3.6 × 103 s）和疲劳（超过500次循环）性能,同时具有极低的能耗（驱动电压<10 mV）。3.通过界面能带工程调控,实现多功能隧穿光电探测器件。BiCuOSe作为一种新型的具有自掺杂效应的二维材料,表现为本征p型重掺杂以及化学性质稳定的窄带隙半导体,因而具备成为隧穿器件p型沟道材料的潜力。本文采用低压化学气相沉积方法,通过控制生长条件抑制相分离,制得了厚度10 nm左右、尺寸80μm以上的二维四元化合物BiCuOSe薄膜。该材料的输运特性和能带结构研究表明,其载流子浓度高达1020 cm-3,带隙为～0.45 eV,功函数为～5.1-5.2 eV。并通过人工定向干法转移构筑BiCuOSe/WSe2异质结,该器件具有超过105的高整流比和高于104的开关比。利用界面能带调控,实现了 84 mV dec-1的低压阈值摆幅隧穿晶体管以及响应度为-1 AW-1的优异光伏探测性能。
陈剑[4]（2021）在《铁电基光电转换材料制备及其光伏型器件性能优化研究》文中指出铁电材料因其可翻转的自发极化特性而在传感器、致动器和存储器等领域具有广泛的应用。近年来,铁电材料因其反常的光伏效应而在新型太阳电池领域引起广泛关注。然而,铁电材料较宽的光学带隙使得其只能吸收太阳光谱中极小一部分的太阳光;另一方面,单一的铁电退极化电场(Edp)对光生激子的分离作用极其有限。这些因素导致铁电基光伏器件的光电转换效率非常低。本论文着眼于铁电光伏器件性能提升策略,针对目前铁电光伏领域在窄带隙铁电光吸收层新材料制备、器件界面调控与结构设计方面存在的共性关键问题,提出了几种切实可行的增强铁电基光伏器件性能的方案:1)通过过渡金属离子掺杂同时调控铁电材料的相结构和电子能带结构来获得兼具大极化强度和窄带隙的铁电材料;2)通过耦合铁电退极化电场与不同界面内建电场（肖特基势垒、异质结及p-n结内建电场）来促进光生激子的分离和传输;3)设计和制备高效率的铁电-半导体薄膜（量子点）耦合型光伏器件。本文的主要研究内容与结果如下:1、针对铁电光吸收层材料大极化强度和窄光学带隙难以兼得的问题,设计并采用固相法制备了大极化窄带隙[(K0.43Na0.57)0.94Li0.06][(Nb0.94Sb0.06)0.95Ta0.05]O3+x%Fe2O3（KNLNST+x%Fe2O3）陶瓷材料,系统研究了Fe3+掺杂对样品相结构、光学特性以及铁电特性等的影响。研究结果表明,Fe3+掺杂能够同时对KNLNST陶瓷的相结构及电子能带结构进行调控。随Fe3+掺杂含量增加,陶瓷样品的正交相含量和剩余极化强度Pr均先增大后减小,其光学带隙Eg单调下降。通过改变B位离子掺杂元素,确定了KNLNST+x%Fe2O3陶瓷的光学带隙下降是由Fe3+和Sb3+共掺杂导致。考虑到Fe3+掺杂含量为1.3%时,样品的综合性能最好（Pr=27.05μC/cm2,Eg=1.74 e V）,我们进一步对其光伏性能进行了研究。研究结果表明,KNLNST+1.3%Fe2O3陶瓷中铁电退极化场对光生激子的分离和传输是其光伏效应的主要来源,且其光伏性能(Voc=5.27 V,Jsc=0.057μA/cm2)明显优于KNLNST陶瓷(Voc=0.46 V,Jsc=0.039μA/cm2),表明Fe3+掺杂可有效降低KNLNST陶瓷带隙、增强其剩余极化强度从而改善器件的光伏性能。2、基于铁电退极化场的激子分离能力有限的问题,提出通过将铁电退极化场与不同界面（铁电/金属电极、铁电/半导体）内建电场耦合来促进光生激子分离。首先采用溶胶凝胶法通过改变退火温度在FTO玻璃上制备出了一系列Pb0.95La0.05Zr0.54Ti0.46O3（PLZT）薄膜,然后对其相结构、光学特性、铁电特性及光伏性能进行了研究。研究结果表明,在退火温度高于600℃时,成功制备出了纯钙钛矿相的PLZT薄膜。退火温度对PLZT薄膜的光学带隙基本没有影响。PLZT薄膜的Pr随退火温度升高先增大后减小,在700℃退火的PLZT薄膜的Pr最大（33.9μC/cm2）。光伏特性研究结果表明,PLZT薄膜的光伏性能受铁电退极化电场和Au/PLZT界面势垒共同调控。考虑到PLZT薄膜的宽光学带隙且其退极化电场可分离光生激子,我们将其应用于自供电紫外光探测器上。结果表明,当PLZT薄膜处于向下极化状态时,由于铁电退极化场和肖特基内建电场对光生激子的协同分离作用,器件的响应度(R=1.1×10-4A/W)和探测率（D*=4.48×109Jones）均最大。为进一步提升器件性能,我们将PLZT分别与p型半导体NiO和n型半导体ZnO耦合,制备出ITO/NiO/PLZT/FTO和Au/ZnO/PLZT/FTO结构的光伏型光电探测器件。结果发现,ITO/NiO/PLZT/FTO和Au/ZnO/PLZT/FTO器件的性能均受PLZT薄膜极化方向调控,当PLZT中退极化电场方向分别与NiO/PLZT界面的p-n结内建电场和ZnO/PLZT界面的异质结内建电场方向相同时,两种探测器件的性能均最好。相较于纯的PLZT基器件（Au/PLZT/FTO、ITO/PLZT/FTO）,ITO/NiO/PLZT/FTO和Au/ZnO/PLZT/FTO器件的响应速度更快、暗电流更低,光电流更大、响应度和探测率更高。这些结果表明将铁电退极化场和其他界面内建电场耦合起来可以有效促进光生激子分离和传输,提升光电探测器件性能。3、基于PLZT的宽带隙不利于器件对可见光有效吸收的问题,采用较窄带隙的Bi0.98Ca0.02Fe0.95Mn0.05O3（BCFMO）薄膜作为光吸收层,设计并制备出了ITO/NiO/BCFMO/ZnO/Pt结构的太阳电池,然后对其光伏特性及机理进行了系统研究。研究结果表明,器件的光伏性能受BCFMO薄膜的极化状态调控,当BCFMO薄膜处于向下极化状态时,其光伏性能优于其他极化状态器件性能。通过在ZnO和Pt之间插入SnO2构造双电子传输层来抑制光生电子-空穴复合,使器件的光电转换效率进一步提高（达0.028%）。考虑到BCFMO薄膜较宽的光学带隙,我们采用更窄带隙的p型Pb S量子点替代NiO作为光吸收层来进一步提高器件对太阳光的吸收能力,制备出Au/Pb S/BCFMO/ZnO/ITO结构的光伏器件。研究结果表明,BCFMO的厚度为10 nm时,器件的性能最好。此外,器件的光伏性能受BCFMO薄膜的极化方向调控,当BCFMO中的退极化场方向与p-n结内建电场方向一致时,即BCFMO薄膜处于向下极化状态时,器件的性能最好（PCE=4.99%）。当BCFMO处于未极化状态时,器件性能次之（PCE=4.29%）;当BCFMO处于向上极化状态时,器件的光伏性能最差（PCE=2.49%）。综上所述,本文针对铁电光伏器件光电转换效率低的问题,以几种典型铁电材料（KNN、PLZT、BFO）为研究对象,从新型大极化窄带隙铁电光吸收层材料的设计开发出发,到铁电光伏器件的界面调控研究,最后设计并构筑了高效率的铁电-半导体薄膜（量子点）耦合型光伏器件,为铁电光伏器件的效率提升提供了多维度的解决思路。
李晓博[5]（2021）在《Ti3Al缓冲层对PbZr0.4Ti0.6O3电容器异质结结构和性能影响的研究》文中提出铁电薄膜具有良好的铁电性、压电性、热释电、光伏及非线性光学特性等,可广泛应用于微电子、光电子、集成光学和微电子机械系统等领域,其中,应用铁电薄膜制备铁电随机存储器是目前高新技术研究的前沿和热点。外延铁电薄膜制备的器件由于极化方向统一、缺乏晶界具有更好的铁电性能和更小漏电流。在把铁电薄膜外延生长在基片上时,由于晶格失配等原因,铁电薄膜内会存在应力和位错。我们在PbZr0.4Ti0.6O3（PZT）铁电薄膜异质结与基片之间引入超薄的金属间化合物Ti3Al薄膜作为缓冲层,研究了 Ti3Al缓冲层的引入对PZT电容器异质结结构和性能的影响。1.采用磁控溅射和溶胶-凝胶的方法,在（001）SrTiO3（STO）基片上制备了外延的SrRuO3（SRO）/PZT/SRO/Ti3Al/STO异质结,对比研究了 SRO/PZT/SRO/Ti3Al/STO和SRO/PZT/SRO/STO的结构和性能。X射线衍射结果表明相对于直接生长在STO基片上的样品,生长在超薄Ti3Al缓冲层上的SRO和PZT薄膜具有更好的结晶质量。Ti3Al缓冲层引入使PZT薄膜的位错密度由3.64×1010/cm2降到2.86×1010/cm2。在5V的测试电压下,SRO/PZT/SRO电容器的剩余极化强度2Pr值由127.0 μC/cm2增大到143.8 μC/cm2,矫顽电场2Ec由266.7 kV/cm降低到250.0 kV/cm。Ti3Al缓冲层引入有助于释放SRO/PZT/SRO与STO基片之间的应力,降低PZT薄膜内的位错密度,提高了 SRO/PZT/SRO异质结的物理性能。2.采用2nm厚的Ti3Al 薄膜作为缓冲层,构架了 SRO/PZT/SRO/Ti3Al/LaAlO3（LAO）异质结。透射电子显微镜（TEM）选区电子衍射以及高分辨TEM充分证明了 PZT、SRO、Ti3Al、LAO之间存在外延关系。研究发现Ti3Al缓冲层引入可以提高SRO和PZT薄膜的结晶质量,PZT薄膜内的位错密度由3.83×1010/cm2降低到3.10×1010/cm2。Ti3Al缓冲层的引入使SRO/PZT/SRO电容器的相对介电常数由670.1增大到724.3,最大介电损耗由0.634降低到0.625。生长在Ti3Al缓冲层上的SRO/PZT/SRO铁电电容器具有更高的铁电性能和更好的器件稳定性能。3.在5 V的外加电压下,Ti3Al层的引入使得生长在STO基片上的SRO/PZT/SRO电容器的漏电流密度由2.93×10-5A/cm2减小到4.34×10-6A/cm2。研究发现:Ti3Al层的引入并不改变SRO/PZT/SRO铁电电容器的导电行为,在0-1.54伏时,满足欧姆导电机制;当电压在1.54-5 V时,符合空间电荷限制电流SCLC导电机制。
于舜尧[6]（2021）在《应力光开关压电PZT薄膜驱动层的制备与研究》文中认为光开关是实现电路通断的主要器件。目前,利用热-光效应制作的光开关功率约200-500mw,调制速度0.5-1k Hz,但对于大量需要光开关控制的设备,如微波光子等,迫切需要将单个光开关功耗降至nw级别;而对于需要快速控制光路的设备,热光开关也限制了其性能发展。针对这一问题,研究学者提出利用应力-光效应,在光开关波导结构上沉积一层压电材料来实现对波导结构的应力主动控制,其中的压电材料,选用具有较大横向压电系数,并在微机电中广泛使用的压电PZT薄膜,最终实现调制速度达到1–5k Hz,功耗仅为20uw。然而在应力光开关制备过程中,磁控溅射法沉积的压电PZT薄膜与光开关波导层兼容性较差,导致薄膜性能下降,难以为光开关提供足够的应力驱动;同时,腐蚀法制备的光开关上电极,尺寸线宽较大、易断裂,使得薄膜应力驱动范围增大,波导层受力不均,应力光开关性能大打折扣。本文基于常用MZI型光开关,在其上设计一种具有较大长宽比上电极的压电PZT薄膜驱动层,利用压电PZT薄膜的逆压电特性及上电极尺寸控制薄膜驱动应力范围,实现对光开关波导层有效控制,改变其内部有效折射率。使用Comsol对该结构进行仿真分析,探究上电极宽度及压电PZT薄膜厚度对波导层有效折射率的影响,结果表明,当其他条件不变时,上电极宽度为5um时,波导层有效折射率仿真效果最优;上电极宽度不变时,有效折射率随着PZT厚度增大而增强。根据压电PZT薄膜驱动层的结构,设计了对应的工艺流程及掩模版。研究了使用溶胶凝胶法在光开关波导层上制备大面积压电PZT薄膜的工艺,并成功在波导层上制备出面积较大、性能优良的压电PZT薄膜,有效解决了压电驱动层与波导层工艺兼容性问题。随后,针对仿真对上电极尺寸的工艺需求,使用双层光刻胶剥离工艺代替腐蚀工艺,在压电PZT薄膜上制备长8000μm,宽仅5um的上电极,有效地将结构仿真与制作工艺相结合,最终完成应力光开关压电PZT薄膜驱动层的制作。最后对压电PZT薄膜进行形貌结构表征及电学性能测试,测试结果表明压电PZT薄膜厚约1.2μm,表面较为平整,最大粗糙度仅5nm,主要沿110晶向生长,择优取向度为75.47%;可以在至少30V电压下工作,漏电流约为1×10-7A;纵向压电应变常数为21.4p C/N;铁电回线图形均匀,饱和性较好,剩余极化强度可达22.5μc/cm2。当频率为10000Hz时,介电常数为725,介电损耗仅为0.05。证明在光开关波导层上制备的压电PZT薄膜性能优良,兼容性好,可以为应力光开关提供有效驱动。
赵桢[7]（2021）在《基于铁电薄膜的忆阻器及其神经突触仿生研究》文中研究说明作为一种新型的半导体器件,忆阻器是一种通过控制电流变化来改变其阻值进而实现数据存储的功能器件,因其能够实现多级存储和类脑神经突触的学习而备受关注。尽管已经提出了几种新兴的存储技术,但是由于它们存在性能较差,高温稳定性较差和在一般环境条件下易被氧化进而导致开关电压具有弥散性以及调控参数的不稳定性等缺点,因此它们仍然面临诸多困难。而在本文所研究的铁电薄膜忆阻器中通过铁电畴的定向极化调节势垒变化进而对其阻值进行调控从而实现了可控性。首先我们探究了硅（Si）基传统铁电材料钛酸钡（Ba TiO3,BTO）薄膜忆阻器的多态存储及其神经调控并可以实现代数计算;其次研究了Si基新兴铁电材料铪锆氧(Hf0.5Zr0.5O2,HZO)薄膜忆阻器,并实现对突触的可塑性调节;最后探究了基于铁酸铋（Bi FeO3,BFO）铁电材料的柔性忆阻器以解决当前基于有机物的柔性存储器和基于简单金属氧化物的存储器中存在的紧迫瓶颈问题。其主要内容如下:一.硅基BTO铁电薄膜忆阻器的多态存储及其神经调控并实现代数计算。在此项工作中我们研究了BTO/La0.67Sr0.33MnO3（LSMO）/Sr TiO3（STO）/Si异质结的忆阻器。透射电子显微镜（Transmission Electron Microscope,TEM）测试凸显出了忆阻器优良的微观结构,压电响应力显微镜（Piezoelectric Response Force Microscope,PFM）测试了器件的铁电极化特性。通过电学测试,忆阻器能够实现多态存储的功能。不仅如此,器件还能在不同参数脉冲下实现稳定调控。进一步探究,忆阻器实现了四则运算显示出了优良的代数计算能力。在仿突触方面,忆阻器可以实现神经突触学习尖峰时序依赖的可塑性（Spike-Timing Dependent Plasticity,STDP）的功能。结果证明,基于硅的铁电忆阻器是非常有希望成为未来非易失性存储器的候选者。二.基于HZO薄膜的铁电忆阻器,兼具忆阻功能和神经形态功能。在本项工作中,我们在Si衬底上制造了基于HZO铁电薄膜的忆阻器,据调查HZO在HfxZr1-xOy系列薄膜中铁电性表现最强。通过对器件的电学性能测试可以得到忆阻器典型的电流-电压（Current-Voltage,I-V）曲线,器件的高低电阻比ROFF/RON可达104。此外,我们还研究了不同参数的脉冲序列调制对器件电导的影响,并对器件仿神经突触学习行为进行了研究探讨。上述研究结果为开发具有类神经突触行为的铁电忆阻器奠定了一定基础。三.基于单晶BFO薄膜的柔性人工突触。在本章中,我们研究了一种基于铁电隧道结（Ferroelectric Tunnel Junction,FTJ）的柔性人工突触,该人工突触利用独立的单晶BFO薄膜作为功能层。基于铁电隧道结的柔性人工突触可以将在高温下刚性基材上生长的无机钙钛矿薄膜的优异性能与柔性衬底的柔韧性能相结合。该项目研究了柔性衬底上的无机钙钛矿铁电薄膜忆阻器,作为神经形态计算系统的关键功能元素,探索了它们的忆阻性能和类脑神经的突触学习性能。此外,独立式隧道结在平坦和弯曲状态下均表现出出色的可塑性学习特性,因此可潜在地用作未来神经形态计算的人工柔性电子突触。
刘晶晶[8]（2021）在《基于ALD制备HfxZr1-XO2铁电薄膜及其电学性能的研究》文中指出铁电薄膜材料在微电子行业各个领域中都有着广泛的应用,比如锆钛酸铅（PZT）、钛酸锶钡（BST）等众多钙钛矿型结构的铁电材料早已被大量应用于记忆存储的电子器件中。但是,将铁电材料应用在硅基存储器上仍然面临着一些问题的困扰,例如缩放极限和不兼容的CMOS技术等。HfxZr1-xO2系列（HZO）铁电薄膜因其高介电常数、强铁电极化、良好的Si工艺兼容性与易于制备纳米级厚度薄膜等优点,引起了微电子领域研究人员的广泛关注。本文对HfxZr1-xO2铁电薄膜积极开展研究,以便将其更好地应用于半导体器件中。论文中主要研究的工作包括以下3个方面:1.HfO2与ZrO2薄膜的制备与研究,为HfxZr1-xO2薄膜的制备奠定基础。基于原子层沉积（ALD）技术,分别生长了ZrO2与HfO2薄膜,对薄膜微观结构进行分析。从XPS图谱中观察到典型的Hf4f、Zr3d和Ols的特征峰,利用软件进行拟合,发现薄膜中O元素主要以Hf（Zr）-O键的化合态而存在;XRD图谱表明制备的ZrO2与HfO2薄膜存在明显的衍射峰,处于结晶状态。其次,对制备的ZrO2薄膜进行电学性能分析,可以发现外加电压在-2V到2V之间时,薄膜漏电流在10-7A/cm2以下,绝缘性良好。2.研究不同电极结构与薄膜厚度对Hf0.5Zr0.5O2电学性能的影响。通过原子层沉积（ALD）技术实现膜厚的精确控制,制备了不同电极结构(TiN/Hf0.5Zr0.5O2/TiN,TiN/Hf0.5Zr0.5O2/Pt,Pt/Hf0.5Zr0.5O2/Pt)以及不同铁电层(Hf0.5Zr0.5O2)厚度的金属-铁电绝缘体-金属电容器,研究其微观结构及电学特性。结果表明,以TiN作为底部接触金属,生长的薄膜具有随机的晶体取向,正交相衍射峰相对较强。同TiN/Hf0.5Zr0.5O2/Pt,Pt/Hf0.5Zr0.5O2/Pt电容器件相比,TiN/Hf0.5Zr0.5O2/TiN结构器件具有更高的铁电剩余极化和抗疲劳特性。当铁电层薄膜厚度从10nm增至30nm时,表面平整度变差,铁电性能下降,介电系数减小。因此,为获得较大极化强度和介电常数,应对其厚度进行控制优化。3.在上述TiN/Hf0.5Zr0.5O2（10nm）/TiN薄膜结构的基础上,进一步研究了Zr含量（0.4-0.7）、Al2O3介质层及退火条件对HZO薄膜电学性能的影响。实验发现,适当增加Zr含量（X=0.4）,插入2nm氧化铝介质层,增加退火温度均可以提高HZO的剩余极化值,改善薄膜的铁电性能。
黄小丽[9]（2021）在《三方Mn掺杂PIMNT铁电陶瓷和薄膜的制备及电学性能研究》文中认为第三代弛豫铁电体Mn掺杂Pb(In1/2Nb1/2)O3-Pb(Mg1/3Nb2/3)O3-PbTiO3（Mn-PIMNT）具有优异介电、铁电、压电和热释电性能、以及高的相变温度,可运用于微波可调节器、铁电存储器、超声换能器和红外探测器等功能器件。随着器件集成化、微型化的快速发展,如果能将高性能弛豫铁电体薄膜化,将大幅度拓宽器件的工作温度范围。本论文以三方相Mn-PIMNT弛豫铁电陶瓷和薄膜的制备以及结构和电学性能展开研究,主要研究内容与结果如下:采用二次固相反应法制备出了0.5 mol.%Mn掺杂0.36Pb(In1/2Nb1/2)O3-0.36Pb(Mg1/3Nb2/3)O3-0.28PbTiO3[Mn-PIMNT（36/36/28）]陶瓷,确定了最佳的烧结温度为1245℃。研究了陶瓷的相结构、畴结构、介电、铁电、压电和热释电性能随温度的变化。结果表明,Mn-PIMNT（36/36/28）陶瓷具有纯的钙钛矿结构,且晶粒分布均匀;陶瓷在室温附近呈现三方相结构,当温度升至146℃转变为四方相、188℃转变为顺电相。同时,其具有高的热释电和压电性能,热释电系数p=4.8×10-4C m-2K-1、电流响应优值Fi=1.92×10-10m V-1、电压响应优值Fv=0.028 m2C-1、探测率优值Fd=2.317×10-5Pa-1/2、压电系数d33=235 p C/N、功率品质因数FOM=60160 p C/N、剩余极化Pr=34.57μC cm-2、矫顽场EC=12.97 k V cm-1,远高于相应二元PMNT陶瓷的性能。高的压电和热释电性能以及良好的温度稳定性使得Mn-PIMNT（36/36/28）陶瓷在压电和热释电器件中具有很好的应用前景,这项研究也为后续薄膜的制备奠定了基础。利用PLD技术,在[111]取向SrTiO3单晶衬底上制备了SrRuO3缓冲层,然后在缓冲层上制备Mn-PIMNT（36/36/28）弛豫铁电薄膜。系统地研究了氧压和衬底温度对薄膜结构、表面形貌、畴结构、介电、铁电、压电和热释电性能以及漏电流的影响规律。Mn-PIMNT（36/36/28）薄膜沿[111]方向取向择优生长,结构致密,表面光滑。由变温拉曼光谱可知,室温下薄膜具有三方相结构,当温度升至150℃转变为四方相、250℃转变为顺电相,该结果与介温谱的结果一致。在该薄膜中获得了高的铁电、热释电及压电性能,其剩余极化Pr=51.3μC cm-2、矫顽场EC=3.14 k V mm-1、热释电系数p=8.5×10-4C m-2K-1、电流响应优值Fi=3.40×10-10m V-1、电压响应优值Fv=0.014 m2C-1、探测率优值Fd=1.03×10-5Pa-1/2、压电系数d33*=47 pm/V,且介电可调率达到89.0%。高的铁电、热释电及压电性能以及良好的温度稳定性,表明该薄膜在铁电、热释电及压电器件方面具有光明的应用前景。
司卓林[10]（2021）在《Bi0.5Na0.5Ti1-xFexO3-δ/NiFe2-xNdxO4无铅磁电复合薄膜的制备和性能研究》文中认为目前,市面上广泛应用的磁电复合薄膜的铁电相是Pb(Zr1-xTix)O3（PZT）,由于铅对人类健康和环境损害较大,因此急需研究新型无铅磁电复合薄膜来代替铅基复合薄膜。本文用溶胶凝胶法在Pt基片上制备了无铅的磁电复合薄膜,研究了其铁电相、铁磁相以及磁电耦合性能。首先用溶胶凝胶法结合旋涂匀胶技术在Pt（111）/Ti/Si O2/Si基片上制备(Bi0.5Na0.5)TiO3（BNT）的铁电薄膜,随后制备了不同层数的BNT薄膜,探究层数对其形貌、相组成、电性能的影响,然后制备不同Fe3+掺杂的4层的BNT薄膜。对铁磁相,用Nd3+对铁磁相Ni Fe2O4（NFO）进行掺杂改性,用溶胶凝胶法结合旋涂匀胶技术在Pt（111）/Ti/Si O2/Si基片上制备不同Nd3+掺杂量的NFNO薄膜,最后,选取Bi0.5Na0.5Ti0.98Fe0.02O3和Ni Fe1.98Nd0.02O4作为铁磁和铁电相,通过改变铁电相和铁磁相沉积顺序,在基片上制备了两种磁电复合薄膜。结果表明:对于铁电相700℃退火后的BNT薄膜无明显的第二相存在,而且薄膜表面平整、结构致密;当薄膜层数为4层时,其表面平整、致密度高、漏电流最低,剩余极化强度最大;随着Fe3+的掺杂量的增加,漏电流密度先降低后增大,而剩余极化强度先增加后减小,当Fe3+的掺杂量为0.02时,薄膜表面平整、界面清晰,具有最低的漏电流密度(2.026×10-6A·cm-2)和最大的剩余极化强度(Pr=25.2μC·cm-2),表明具有良好的绝缘性和铁电性。对于铁磁相Nd3+掺杂没有改变薄膜相组成,在Nd3+掺杂量为0.02时,薄膜的表面最为平整,致密度高,界面清晰,而且有最大的饱和磁化强度（Ms=282.4 emu/cm3）。复合薄膜和单相薄膜相比,复合结构的磁电复合薄膜的剩余极化强度和饱和磁化强度较低。两种不同沉积顺序复合薄膜比较,先沉积铁电相的复合薄膜的剩余极化强度大,磁饱和强度大,拥有较大的磁电电压系数,其磁电耦合系数为169.7m V·cm-1·Oe-1。
二、硅基铁电薄膜的制备与电性能研究（论文开题报告）
（1）论文研究背景及目的
此处内容要求：
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例：
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
（2）本文研究方法
调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、硅基铁电薄膜的制备与电性能研究（论文提纲范文）
（1）硅基铌酸锂铁电单晶异质集成及其薄膜化技术研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 1 绪论 |
| 1.1 引言 |
| 1.2 铌酸锂晶体材料 |
| 1.2.1 铌酸锂的物理特性 |
| 1.2.2 铌酸锂的晶体结构 |
| 1.3 硅基铌酸锂单晶异质集成技术研究现状 |
| 1.3.1 等离子体活化晶圆键合技术 |
| 1.3.2 表面活化晶圆键合技术 |
| 1.3.3 聚合物晶圆键合技术 |
| 1.4 铌酸锂单晶薄膜制备技术研究现状 |
| 1.4.1 传统方法生长铌酸锂薄膜 |
| 1.4.2 离子注入剥离技术制备铌酸锂单晶薄膜 |
| 1.4.3 铌酸锂单晶超精密加工技术 |
| 1.5 本论文主要研究内容 |
| 2 基本原理与实验方法 |
| 2.1 聚酰亚胺聚合物晶圆键合技术 |
| 2.2 铌酸锂单晶化学机械减薄抛光技术 |
| 2.2.1 机械研磨 |
| 2.2.2 化学机械抛光 |
| 2.3 测试原理及方法 |
| 2.3.1 傅立叶变换红外光谱 |
| 2.3.2 拉曼光谱 |
| 2.3.3 原子力显微镜 |
| 2.3.4 接触角分析 |
| 2.3.5 X射线光电子能谱分析 |
| 2.3.6 X射线衍射 |
| 2.3.7 扫描电子显微镜 |
| 2.4 本章小结 |
| 3 晶圆级硅基铌酸锂单晶低温键合实验研究 |
| 3.1 晶圆键合工艺流程 |
| 3.2 聚酰亚胺工艺研究 |
| 3.2.1 聚酰亚胺薄膜厚度对键合的影响 |
| 3.2.2 聚酰亚胺预固化程度对键合的影响 |
| 3.3 O_2等离子体活化工艺研究 |
| 3.4 晶圆级Si-LN键合质量分析 |
| 3.4.1 键合界面质量分析 |
| 3.4.2 键合强度测试 |
| 3.5 本章小结 |
| 4 低温晶圆键合机理研究 |
| 4.1 室温自发键合理论分析 |
| 4.2 等离子体活化机理研究 |
| 4.2.1 晶圆表面能 |
| 4.2.2 氧等离子体对聚酰亚胺薄膜表面化学状态的影响 |
| 4.3 键合界面分析 |
| 4.4 键合原理分析 |
| 4.5 本章小结 |
| 5 硅基铌酸锂单晶化学机械减薄抛光工艺研究 |
| 5.1 实验平台 |
| 5.2 机械研磨工艺研究 |
| 5.2.1 研磨颗粒 |
| 5.2.2 机械研磨流程 |
| 5.2.3 研磨工艺参数对材料去除率的影响 |
| 5.2.4 研磨工艺参数对材料表面平整度的影响 |
| 5.3 化学机械抛光工艺研究 |
| 5.3.1 抛光液 |
| 5.3.2 抛光垫 |
| 5.3.3 LN-Si键合样品化学机械抛光 |
| 5.4 LN-Si硅基铌酸锂单晶薄膜质量分析 |
| 5.5 本章小结 |
| 6 总结与展望 |
| 6.1 总结 |
| 6.2 展望 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士学位期间所取得的研究成果 |
| 致谢 |
（2）柔性铁电/反铁电薄膜制备及性能表征研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 1 引言 |
| 1.1 课题研究背景及意义 |
| 1.2 反铁电材料概述 |
| 1.2.1 反铁电晶体基本特性与结构 |
| 1.2.2 反铁电晶体电学性能与应用 |
| 1.3 BFO铁电材料概述 |
| 1.3.1 BFO铁电材料的结构与性能 |
| 1.3.2 BFO铁电材料研究进展与应用 |
| 1.4 本论文研究的主要内容 |
| 2 柔性铁电/反铁电薄膜的制备及薄膜表征分析 |
| 2.1 直接沉积法 |
| 2.2 激光剥离法 |
| 2.3 化学腐蚀法 |
| 2.4 可控剥离技术 |
| 2.4.1 薄膜-基底界面裂纹形成理论 |
| 2.4.2 可控剥离技术应用 |
| 2.5 铁电薄膜表征及分析测试方法 |
| 2.5.1 晶相表征 |
| 2.5.2 形貌表征 |
| 2.5.3 微畴分析 |
| 2.5.4 铁电分析 |
| 2.6 本章小结 |
| 3 柔性PLZT薄膜制备及分析 |
| 3.1 刚性薄膜制备技术 |
| 3.1.1 脉冲激光沉积(PLD) |
| 3.1.2 磁控溅射法 |
| 3.1.3 化学气相沉积法(CVD) |
| 3.1.4 溶胶-凝胶法(Sol-Gel) |
| 3.2 溶胶-凝胶法制备PLZT反铁电薄膜 |
| 3.2.1 PLZT溶胶制备 |
| 3.2.2 缓冲层LNO溶液制备 |
| 3.2.3 刚性薄膜样品制备 |
| 3.3 柔性PLZT薄膜制备过程 |
| 3.3.1 PLZT/LNO结构剥离 |
| 3.3.2 LNO缓冲层刻蚀 |
| 3.4 本章小结 |
| 4 PLZT反铁电薄膜性能分析及应用 |
| 4.1 PLZT薄膜微观结构表征 |
| 4.1.1 PLZT薄膜的形貌表征 |
| 4.1.2 PLZT薄膜粗糙度分析 |
| 4.1.3 PLZT薄膜的相结构XRD分析 |
| 4.2 PLZT薄膜电学性能分析 |
| 4.2.1 PLZT电滞回线分析 |
| 4.2.2 PLZT漏电行为分析 |
| 4.2.3 PLZT介电行为分析 |
| 4.3 PLZT薄膜应用分析 |
| 4.3.1 PLZT弯曲性能分析 |
| 4.3.2 PLZT储能行为分析 |
| 4.3.3 PLZT电卡效应分析 |
| 4.5 本章小结 |
| 5 BFO铁电薄膜柔性制备及分析 |
| 5.1 柔性BFO薄膜样品制备 |
| 5.2 BFO薄膜的形貌和结构表征 |
| 5.2.1 BFO薄膜的形貌表征 |
| 5.2.2 BFO薄膜的畴结构测试 |
| 5.2.3 BFO薄膜的人工畴写入 |
| 5.2.4 柔性BFO薄膜的畴结构测试 |
| 5.4 本章小结 |
| 6 总结与展望 |
| 6.1 论文研究的主要内容和结论 |
| 6.2 论文创新点 |
| 6.3 工作展望 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士学位期间所取得的研究成果 |
| 致谢 |
（3）基于界面效应调控的新型二维光电器件研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 引言 |
| 1.2 二维材料的特性与应用 |
| 1.2.1 二维材料的独特结构及性质 |
| 1.2.2 基于二维材料的多功能应用 |
| 1.3 光电探测器概论 |
| 1.3.1 光电探测器分类 |
| 1.3.2 光电探测机理 |
| 1.3.3 光电探测性能重要参数 |
| 1.4 二维光电探测器面临的挑战 |
| 1.5 论文研究的意义和主要内容 |
| 参考文献 |
| 第2章 二维材料及器件的制备与表征 |
| 2.1 二维材料的制备方法 |
| 2.1.1 微机械剥离法 |
| 2.1.2 液相剥离法 |
| 2.1.3 化学气相沉积法 |
| 2.2 二维异质结的制备方法 |
| 2.3 二维材料的表征手段 |
| 2.4 二维器件的制备及表征 |
| 2.4.1 紫外光刻技术 |
| 2.4.2 电子束蒸发镀膜技术 |
| 2.4.3 电子束光刻技术 |
| 2.4.4 半导体测试系统 |
| 参考文献 |
| 第3章 新型窄带隙二维半导体宽光谱探测器 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 基于Cr_2S_3纳米片的可见-红外光电探测器 |
| 3.2.1 Cr_2S_3纳米片的研究进展 |
| 3.2.2 Cr_2S_3纳米片的可控生长和转移 |
| 3.2.3 Cr_2S_3纳米片的表征及计算分析 |
| 3.2.4 器件制备与测试相关设备 |
| 3.2.5 Cr_2S_3纳米片的光电性能 |
| 3.2.6 小结 |
| 3.3 基于PdSe_2纳米片的太赫兹探测器 |
| 3.3.1 PdSe_2纳米片的研究进展 |
| 3.3.2 PdSe_2单晶的可控生长与表征 |
| 3.3.3 PdSe_2纳米片的制备及表征 |
| 3.3.4 PdSe_2太赫兹探测器的制备 |
| 3.3.5 PdSe_2太赫兹性能测试 |
| 3.3.6 小结 |
| 参考文献 |
| 第4章 界面电荷诱导的光电器件 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 超灵敏Cr_2Ge_2Te_6光电探测器 |
| 4.2.1 Cr_2Ge_2Te_6纳米片的研究进展 |
| 4.2.2 材料表征相关设备 |
| 4.2.3 Cr_2Ge_2Te_6单晶的可控生长与表征 |
| 4.2.4 器件制备与测试相关设备 |
| 4.2.5 Cr_2Ge_2Te_6纳米片的光电性能 |
| 4.2.6 小结 |
| 4.3 BP/PZT非易失性光电存储器 |
| 4.3.1 非易失性存储器的研究进展 |
| 4.3.2 铁电薄膜锆钛酸铅的制备 |
| 4.3.3 锆钛酸铅及黑磷的性能表征 |
| 4.3.4 BP/PZT晶体管的制备与表征 |
| 4.3.5 BP/PZT晶体管的极化依赖光电及调控机理 |
| 4.3.6 BP/PZT晶体管的光电存储性能 |
| 4.3.7 小结 |
| 参考文献 |
| 第5章 界面能带工程调控的BiCuOSe/WSe_2隧穿光电探测器 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 BiCuOSe纳米片的合成 |
| 5.3 材料表征相关设备 |
| 5.4 器件表征及相关设备 |
| 5.5 BiCuOSe纳米片的性能表征 |
| 5.6 BiCuOSe/WSe_2异质结的构筑及表征 |
| 5.7 BiCuOSe/WSe_2异质结的电学性能表征 |
| 5.8 BiCuOSe/WSe_2异质结的光学性能表征 |
| 5.9 小结 |
| 参考文献 |
| 第6章 总结与展望 |
| 6.1 总结 |
| 6.2 展望 |
| 致谢 |
| 在读期间发表的学术论文与取得的其他研究成果 |
（4）铁电基光电转换材料制备及其光伏型器件性能优化研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 铁电材料 |
| 1.2 铁电光伏效应简介 |
| 1.2.1 体光伏效应 |
| 1.2.2 肖特基势垒效应 |
| 1.2.3 铁电畴壁效应 |
| 1.2.4 退极化场效应 |
| 1.3 铁电光伏领域的研究进展及存在的问题 |
| 1.3.1 铁电光伏领域的性能优化方法 |
| 1.3.2 铁电光伏领域存在的问题及解决思路 |
| 1.4 本论文的选题思路及主要研究内容 |
| 第2章 铁电光伏器件制备及其表征方法 |
| 2.1 样品制备方法 |
| 2.1.1 溶胶凝胶法 |
| 2.1.2 脉冲激光沉积法 |
| 2.1.3 热蒸发法 |
| 2.1.4 固相法 |
| 2.2 样品的表征手段 |
| 2.2.1 X射线衍射 |
| 2.2.2 扫描电子显微镜 |
| 2.2.3 原子力显微镜 |
| 2.2.4 铁电参数测试系统 |
| 2.2.5 压电力显微镜 |
| 2.2.6 紫外-可见-近红外分光光度计 |
| 2.2.7 紫外光电子能谱 |
| 2.2.8 光电测试系统 |
| 第3章 大极化窄带隙铁电材料制备及其光伏性能研究 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 样品制备方法 |
| 3.3 Fe~(3+)掺杂对KNLNST陶瓷结构、形貌的影响 |
| 3.4 KNLNST+x%Fe_2O_3陶瓷的铁电性能研究 |
| 3.5 KNLNST+x%Fe_2O_3陶瓷的光学性能研究 |
| 3.6 KNLNST+x%Fe_2O_3陶瓷带隙窄化机理探索 |
| 3.6.1 Fe~(3+)掺杂对纯KNN陶瓷光学带隙的影响 |
| 3.6.2 不同B位离子掺杂对KNN陶瓷结构、形貌的影响 |
| 3.6.3 Fe~(3+)掺杂KNLNST陶瓷的带隙窄化机理 |
| 3.7 Fe~(3+)掺杂KNLNST陶瓷的光伏性能 |
| 3.8 本章小结 |
| 第4章 PLZT铁电薄膜基光电器件及其界面调控 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 PLZT薄膜中的光伏效应及其光探性能研究 |
| 4.2.1 溶胶凝胶法制备PLZT薄膜 |
| 4.2.2 PLZT薄膜的基本特性 |
| 4.2.3 PLZT薄膜的光伏机制研究 |
| 4.2.4 基于PLZT薄膜的光伏型自驱动光电探测器 |
| 4.3 基于PLZT铁电退极化场、p-n结内建电场耦合增强的光电器件 |
| 4.3.1 器件的制备工艺 |
| 4.3.2 PLZT/NiO异质结的基本特性 |
| 4.3.3 PLZT/NiO器件光伏性能 |
| 4.3.4 基于PLZT/NiO p-n结的光伏型自驱动紫外光电探测器 |
| 4.4 铁电退极化场、异质结势垒耦合增强的PLZT基光电器件 |
| 4.4.1 ZnO/PLZT异质结基器件的制备 |
| 4.4.2 ZnO/PLZT异质结的基本特性 |
| 4.4.3 ZnO/PLZT异质结器件的光伏特性 |
| 4.4.4 ZnO/PLZT异质结器件增强的光电探测性能 |
| 4.5 本章小结 |
| 第5章 p-i-n结构铁电半导体耦合型光伏器件的制备及其性能研究 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 BCFMO基 p-i-n结构铁电半导体耦合型光伏器件 |
| 5.2.1 器件结构设计及制备 |
| 5.2.2 器件的基本性能研究 |
| 5.2.3 NiO/BCFMO/ZnO器件的光伏性能 |
| 5.2.4 双电子传输层实现器件光伏性能提升 |
| 5.3 铁电退极化场调控的Pb S量子点光伏器件 |
| 5.3.1 器件结构设计及制备 |
| 5.3.2 器件的基本特性研究 |
| 5.3.3 Au/Pb S/BCFMO/ZnO/ITO器件的光伏性能 |
| 5.3.4 器件的光伏机理研究 |
| 5.4 本章小结 |
| 第6章 全文总结与展望 |
| 6.1 全文总结 |
| 6.2 本论文的主要创新点 |
| 6.3 不足与展望 |
| 参考文献 |
| 附录 |
| 致谢 |
（5）Ti3Al缓冲层对PbZr0.4Ti0.6O3电容器异质结结构和性能影响的研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第一章 引言 |
| 1.1 铁电薄膜材料 |
| 1.1.1 铁电性 |
| 1.1.2 铁电材料 |
| 1.2 铁电存储器 |
| 1.3 铁电薄膜的应力研究 |
| 1.4 本论文主要研究内容 |
| 第二章 薄膜材料的制备和表征方法 |
| 2.1 薄膜的制备方法 |
| 2.1.1 磁控溅射法 |
| 2.1.2 溶胶-凝胶法 |
| 2.2 薄膜材料的表征方法 |
| 2.2.1 X射线衍射仪 |
| 2.2.2 透射电子显微镜 |
| 2.2.3 铁电测试仪 |
| 2.2.4 LCR表 |
| 2.2.5 Kiethley2601B多功能数字源表 |
| 第三章 Ti_3Al缓冲层对SrTiO_3基片上的SRO/PZT/SRO异质结结构和性能影响的研究 |
| 3.1 SrRuO_3材料 |
| 3.1.1 SrRuO_3薄膜的制备 |
| 3.1.2 Ti_3Al缓冲层对SRO薄膜结构的影响 |
| 3.2 PbZr_(1-x)Ti_xO_3铁电材料 |
| 3.3 SRO/PZT/SRO/STO和SRO/PZT/SRO/Ti_3Al/STO的制备 |
| 3.4 Ti_3Al对 SRO/PZT/SRO/STO异质结结构的影响 |
| 3.5 Ti_3Al的引入对SRO/PZT/SRO电容器电学性能的影响 |
| 3.5.1 Ti_3Al的引入对SRO/PZT/SRO电容器铁电性能的影响 |
| 3.5.2 Ti_3Al的引入对SRO/PZT/SRO电容器稳定性的影响 |
| 3.5.3 Ti_3Al的引入对SRO/PZT/SRO电容器稳定性的影响 |
| 3.5.4 Ti_3Al的引入对SRO/PZT/SRO电容器介电性能的影响 |
| 3.6 本章小结 |
| 第四章 Ti_3Al缓冲层对La AlO_3基片上的SRO/PZT/SRO异质结结构和性能影响的研究 |
| 4.1 SRO/PZT/SRO/LAO和 SRO/PZT/SRO/Ti_3Al/LAO的制备 |
| 4.2 Ti_3Al对SRO/PZT/SRO/LAO异质结结构的影响 |
| 4.3 Ti_3Al的引入对SRO/PZT/SRO电容器电学性能的影响 |
| 4.3.1 Ti_3Al的引入对SRO/PZT/SRO电容器铁电性能的影响 |
| 4.3.2 Ti_3Al的引入对SRO/PZT/SRO电容器稳定性的影响 |
| 4.3.3 Ti_3Al对PZT/SRO/LAO异质结漏电流和导电机制的影响 |
| 4.3.4 Ti_3Al对SRO/PZT/SRO/LAO异质结介电性能的影响 |
| 4.4 基片对SRO/PZT/SRO异质结结构和性能影响的研究 |
| 4.4.1 基片对SRO/PZT/SRO异质结结构的影响 |
| 4.4.2 基片对SRO/PZT/SRO电容器电学性能的影响 |
| 4.4.3 基片对SRO/PZT/SRO电容器稳定性的影响 |
| 4.5 本章小结 |
| 第五章 结束语 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 攻读硕士期间科研成果及获奖情况 |
（6）应力光开关压电PZT薄膜驱动层的制备与研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 1 绪论 |
| 1.1 引言 |
| 1.2 光开关发展现状 |
| 1.3 压电PZT薄膜的发展现状 |
| 1.4 本文的研究目的与研究内容 |
| 2 压电PZT薄膜驱动层的结构设计与仿真分析 |
| 2.1 压电PZT薄膜驱动层的结构设计及工作原理 |
| 2.1.1 压电PZT薄膜驱动层的结构设计 |
| 2.1.2 压电PZT薄膜驱动层的工作原理 |
| 2.2 压电PZT薄膜驱动层的建模及仿真 |
| 2.2.1 压电PZT薄膜驱动层的模型构建 |
| 2.2.2 压电PZT薄膜驱动层的仿真分析 |
| 2.3 本章小结 |
| 3 压电PZT薄膜驱动层的工艺设计及制备 |
| 3.1 压电PZT薄膜驱动层制备工艺设计 |
| 3.1.1 工艺流程设计 |
| 3.1.2 掩膜版设计 |
| 3.2 压电PZT薄膜驱动层制备 |
| 3.2.1 压电PZT薄膜的制备 |
| 3.2.2 上电极的制备 |
| 3.3 本章小结 |
| 4 压电PZT薄膜的性能测试 |
| 4.1 压电PZT薄膜形貌与结构表征 |
| 4.2 压电PZT薄膜电学性能测试及分析 |
| 4.3 本章小结 |
| 结论 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士学位期间发表学术论文情况 |
| 致谢 |
（7）基于铁电薄膜的忆阻器及其神经突触仿生研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 引言 |
| 1.2 存储器的研究现状 |
| 1.2.1 阻变存储器 |
| 1.2.2 相变存储器 |
| 1.2.3 磁性存储器 |
| 1.2.4 铁电存储器 |
| 1.3 忆阻器的研究进展 |
| 1.4 铁电忆阻器 |
| 1.5 本文的研究意义和主要内容 |
| 第二章 实验及测试方法 |
| 2.1 实验设备 |
| 2.2 表征测试 |
| 2.3 电学测试 |
| 2.4 实验材料 |
| 2.5 器件制备方法 |
| 第三章 Si基 BaTiO_3铁电薄膜忆阻器的研究 |
| 3.1 Pd/BTO/LSMO/STO/Si忆阻器电学性能测试 |
| 3.2 Pd/BTO/LSMO/STO/Si忆阻器电学性能测试 |
| 3.3 Pd/BTO/LSMO/STO/Si忆阻器脉冲调控 |
| 3.4 Pd/BTO/LSMO/STO/Si忆阻器模拟代数运算 |
| 3.5 Pd/BTO/LSMO/STO/Si忆阻器STDP测试及其电导机制 |
| 3.6 本章总结 |
| 第四章 基于Hf_(0.5)Zr_(0.5)O_2薄膜铁电忆阻器的研究 |
| 4.1 Ag/HZO/Si忆阻器表征及铁电性 |
| 4.2 Ag/HZO/Si忆阻器电学性能测试 |
| 4.3 Ag/HZO/Si忆阻器脉冲调控及类脑学习 |
| 4.4 Ag/HZO/Si忆阻器传导机理 |
| 4.5 本章总结 |
| 第五章 基于单晶BiFeO_3薄膜的柔性人工突触器件 |
| 5.2 Pt/BFO/LSMO/PDMS忆阻器表征测试 |
| 5.3 Pt/BFO/LSMO/PDMS忆阻器电学性能测试 |
| 5.4 Pt/BFO/LSMO/PDMS忆阻器脉冲调控测试 |
| 5.5 本章总结 |
| 第六章 结论与展望 |
| 6.1 结论 |
| 6.2 展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
（8）基于ALD制备HfxZr1-XO2铁电薄膜及其电学性能的研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第一章 绪论 |
| §1.1 铁电材料概述 |
| §1.1.1 铁电体特征和性质 |
| §1.1.2 铁电材料的发展及应用 |
| §1.2 铁电薄膜制备方法 |
| §1.2.1 溶胶-凝胶法 |
| §1.2.2 脉冲激光沉积技术 |
| §1.2.3 原子层沉积技术 |
| §1.3 Hf_xZr_(1-x)O_2薄膜及其铁电性 |
| §1.3.1 HfO_2与ZrO_2薄膜 |
| §1.3.2 HZO薄膜的极化 |
| §1.4 论文主要内容及结构安排 |
| 第二章 实验原理与方法 |
| §2.1 实验流程 |
| §2.1.1 基片清洗工艺 |
| §2.1.2 薄膜介质层的制备 |
| §2.1.3 电极的制备 |
| §2.2 测试分析方法 |
| §2.2.1 X射线衍射分析 |
| §2.2.2 X射线光电子能谱分析 |
| §2.2.3 原子力显微镜 |
| §2.2.4 台阶仪与光谱椭偏仪 |
| §2.2.5 铁电、压点、热释电综合测试系统 |
| 第三章 Hf_(0.5)Zr_(0.5)O_2薄膜制备及电学性能的研究 |
| §3.1 HfO_2与ZrO_2的制备及电学性能测试 |
| §3.2 电极材料对Hf_(0.5)Zr_(0.5)O_2薄膜的影响 |
| §3.2.1 不同电极结构Hf_(0.5)Zr_(0.5)O_2薄膜的制备及表征 |
| §3.2.2 不同电极结构Hf_(0.5)Zr_(0.5)O_2薄膜的电学性能测试 |
| §3.3 厚度对Hf_(0.5)Zr_(0.5)O_2薄膜的影响 |
| §3.3.1 不同厚度Hf_(0.5)Zr_(0.5)O_2薄膜的制备及表征 |
| §3.3.2 不同厚度Hf_(0.5)Zr_(0.5)O_2薄膜的电学性能测试 |
| §3.4 本章小结 |
| 第四章 TiN/HZO/TiN结构铁电性能的优化 |
| §4.1 Zr掺杂量的优化 |
| §4.1.1 不同Zr掺杂量的Hf_xZr_(1-x)O_2薄膜制备 |
| §4.1.2 Zr掺杂量对Hf_xZr_(1-x)O_2薄膜电学性能的影响 |
| §4.2 结构优化 |
| §4.2.1 Al_2O_3介质层薄膜的制备及性能分析 |
| §4.2.2 TiN/Hf_(0.5)Zr_(0.5)O_2/Al_2O_3/TiN结构的制备及电学性能分析 |
| §4.3 热处理工艺优化 |
| §4.3.1 不同退火气氛Hf_(0.5)Zr_(0.5)O_2薄膜的制备及电学测试 |
| §4.3.2 不同退火温度Hf_(0.5)Zr_(0.5)O_2薄膜的制备及表征 |
| §4.3.3 不同退火温度Hf_(0.5)Zr_(0.5)O_2薄膜的电学性能测试 |
| §4.4 本章小结 |
| 第五章 总结与展望 |
| §5.1 总结 |
| §5.2 展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 作者在攻读硕士期间的主要研究成果 |
（9）三方Mn掺杂PIMNT铁电陶瓷和薄膜的制备及电学性能研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 引言 |
| 1.2 .铁电材料 |
| 1.3 弛豫铁电材料的研究现状 |
| 1.4 本论文的问题提出与研究内容 |
| 1.4.1 问题提出 |
| 1.4.2 研究内容和目标 |
| 第2章 实验内容与实验方法 |
| 2.1 实验内容 |
| 2.2 陶瓷的制备 |
| 2.2.1 实验仪器和主要原料 |
| 2.2.2 制备工艺流程 |
| 2.3 铁电薄膜的制备 |
| 2.3.1 PLD介绍 |
| 2.3.2 PLD原理 |
| 2.3.3 PLD工艺参数的影响 |
| 2.4 样品加工 |
| 2.4.1 电极制备 |
| 2.4.2 极化 |
| 2.5 结构表征 |
| 2.5.1 相结构 |
| 2.5.2 显微结构 |
| 2.5.3 畴结构 |
| 2.6 电学性能表征 |
| 2.6.1 介电性能 |
| 2.6.2 铁电性能 |
| 2.6.3 压电性能 |
| 2.6.4 热释电性能 |
| 2.6.5 漏电流特性 |
| 第3章 Mn掺杂PIMNT(36/36/28)陶瓷的结构与电学性能 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 Mn-PIMNT(36/36/28)陶瓷的结构及形貌表征 |
| 3.3 Mn-PIMNT(36/36/28)的电学性能 |
| 3.4 本章小节 |
| 第4章 Mn掺杂PIMNT(36/36/28)薄膜的结构与电学性能 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 Mn-PIMNT(36/36/28)薄膜的结构和电学性能研究 |
| 4.2.1 氧压对薄膜结构和电学性能的影响 |
| 4.2.2 衬底温度对薄膜结构和电学性能的影响 |
| 4.2.3 极化条件对薄膜介电性能的影响 |
| 4.3 本章小结 |
| 第5章 总结与展望 |
| 5.1 总结 |
| 5.2 展望 |
| 参考文献 |
| 攻读学位期间取得的研究成果 |
| 致谢 |
（10）Bi0.5Na0.5Ti1-xFexO3-δ/NiFe2-xNdxO4无铅磁电复合薄膜的制备和性能研究（论文提纲范文）
| 致谢 |
| 摘要 |
| abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 引言 |
| 1.2 磁电材料 |
| 1.2.1 磁电耦合效应和磁电材料的概述 |
| 1.3 铁电材料的概述 |
| 1.3.1 铁电材料的基本特性 |
| 1.3.2 铁电材料的分类 |
| 1.4 铁磁材料的概述 |
| 1.4.1 铁磁材料的基本特性 |
| 1.4.2 常用的铁磁材料 |
| 1.5 磁电复合薄膜 |
| 1.5.2 磁电耦合效应机制 |
| 1.5.3 磁电复合薄膜现存问题 |
| 1.5.4 磁电复合薄膜的结构类型 |
| 1.5.5 磁电复合薄膜制备可行的方法 |
| 1.6 本论文的研究意义及内容 |
| 第二章 实验所用的测试仪器、材料和表征方法 |
| 2.1 实验所用仪器和材料 |
| 2.2 实验表征手段以及相关仪器 |
| 2.2.1 同步热分析仪STA449F3 |
| 2.2.2 转靶X射线衍射仪(Rigaku D/MAX2500VL/PC) |
| 2.2.3 场发射扫描电子显微镜(SU8020) |
| 2.2.4 显微共焦激光拉曼光谱仪(I-Raman plus,B&W Tek Inc.,USA) |
| 2.2.5 X射线光电子能谱仪(ESCALAB250Xi) |
| 2.2.6 铁电测试仪(Radiant Precision LC,Radiant Technology,USA) |
| 2.2.7 原子力显微镜(Dimension Icon) |
| 2.2.8 半导体测试仪(4200-SCS,Keithley,USA) |
| 2.2.9 磁学测量系统(SQUID-VSM,Quantum Design,USA) |
| 2.2.10 磁电电压系数测试系统 |
| 第三章 旋涂层数对Na_(0.5)Bi_(0.5)TiO_3薄膜结构和性能的影响 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 Na_(0.5)Bi_(0.5)TiO_3薄膜以及粉体制备流程 |
| 3.3 最佳退火温度的确定 |
| 3.3.1 不同退火温度的 Na_(0.5)Bi_(0.5)TiO_3粉体的 XRD谱 |
| 3.3.2 不同退火温度的 Na_(0.5)Bi_(0.5)TiO_3粉体的 XRD谱 |
| 3.3.3 不同退火温度的Na_(0.5)Bi_(0.5)TiO_3薄膜的表面SEM像 |
| 3.3.4 不同退火温度的 Na_(0.5)Bi_(0.5)TiO_3薄膜的 SEM断面像 |
| 3.4 薄膜的最佳膜厚 |
| 3.4.1 不同旋涂层数的 Na_(0.5)Bi_(0.5)TiO_3薄膜的 XRD谱 |
| 3.4.2 不同旋涂层数的Na_(0.5)Bi_(0.5)TiO_3薄膜的表面SEM像 |
| 3.4.3 不同旋涂层数的Na_(0.5)Bi_(0.5)TiO_3薄膜的表面SEM像 |
| 3.4.4 不同旋涂层数的Na_(0.5)Bi_(0.5)TiO_3薄膜的电性能 |
| 3.4.5 不同旋涂层数的Na_(0.5)Bi_(0.5)TiO_3薄膜的电性能 |
| 3.5 本章小结 |
| 第四章 Na_(0.5)Bi_(0.5)TiO_3薄膜的掺杂改性 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 BNTF_x薄膜的制备 |
| 4.3 薄膜最佳掺杂量的确定 |
| 4.3.1 不同Fe~(3+)掺杂量的 Na_(0.5)Bi_(0.5)TiO_3薄膜的 XRD谱 |
| 4.3.2 不同Fe~(3+)掺杂量的Na_(0.5)Bi_(0.5)TiO_3薄膜的表面SEM像 |
| 4.3.3 不同Fe~(3+)掺杂量的Na_(0.5)Bi_(0.5)TiO_3薄膜的表面SEM像 |
| 4.3.4 不同Fe~(3+)掺杂量的Na_(0.5)Bi_(0.5)TiO_3薄膜的表面粗糙度分析 |
| 4.3.5 不同Fe~(3+)掺杂量的Na_(0.5)Bi_(0.5)TiO_3薄膜的拉曼光谱分析 |
| 4.3.6 不同Fe~(3+)掺杂量的Na_(0.5)Bi_(0.5)TiO_3薄膜的电性能 |
| 4.3.7 不同Fe~(3+)掺杂量的Na_(0.5)Bi_(0.5)TiO_3薄膜的电性能 |
| 4.3.8 Na_(0.5)Bi_(0.5)Ti_(1.98)Fe_(0.02)O_3薄膜的XPS分析 |
| 4.4 本章小结 |
| 第五章 铁磁相NiFe_(2-x)Nd_xO_4薄膜的制备和表征 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 NiFe_(2-x)Nd_xO_4薄膜以及粉体制备方法 |
| 5.3 实验原料以及主要使用仪器 |
| 5.4 实验结果分析 |
| 5.4.1 NiFe_2O_4干凝胶的差热-热重分析 |
| 5.4.2 不同退火温度的 NiFe_2O_4粉体的 XRD谱 |
| 5.4.3 不同Nd~(3+)掺杂量的 NiFe_2O_4薄膜的 XRD谱 |
| 5.4.4 不同Nd~(3+)掺杂量的NiFe_2O_4薄膜的拉曼光谱分析 |
| 5.4.5 不同Nd~(3+)掺杂的NiFe_2O_4薄膜的表面SEM像 |
| 5.4.6 不同Nd~(3+)掺杂的NiFe_2O_4薄膜的表面SEM像 |
| 5.4.7 不同Nd~(3+)掺杂量的NiFe_2O_4薄膜的表面粗糙度分析 |
| 5.4.8 不同Nd~(3+)掺杂量的NiFe_2O_4薄膜的铁磁性 |
| 5.4.9 NiFe_(1.98)Nd_(0.02)O_4薄膜的XPS分析 |
| 5.5 本章总结 |
| 第六章 磁电复合薄膜的制备及性能研究 |
| 6.1 引言 |
| 6.2 磁电复合薄膜的制备方法 |
| 6.3 实验结果分析 |
| 6.3.1 BN和 NB复合薄膜的XRD谱 |
| 6.3.2 复合薄膜NB、BN的 SEM形貌分析 |
| 6.3.3 复合薄膜NB、BN的 J-E曲线 |
| 6.3.4 复合薄膜NB、BN的电滞回线 |
| 6.3.5 复合薄膜NB、BN的磁滞回线 |
| 6.3.7 复合薄膜NB、BN的磁电耦合效应 |
| 6.4 本章总结 |
| 第七章 总结 |
| 展望 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士学位期间的学术成果 |
四、硅基铁电薄膜的制备与电性能研究（论文参考文献）
- [1]硅基铌酸锂铁电单晶异质集成及其薄膜化技术研究[D]. 杨翔宇. 中北大学, 2021(09)
- [2]柔性铁电/反铁电薄膜制备及性能表征研究[D]. 李雅青. 中北大学, 2021(09)
- [3]基于界面效应调控的新型二维光电器件研究[D]. 谢柳. 中国科学技术大学, 2021(09)
- [4]铁电基光电转换材料制备及其光伏型器件性能优化研究[D]. 陈剑. 湖北大学, 2021(01)
- [5]Ti3Al缓冲层对PbZr0.4Ti0.6O3电容器异质结结构和性能影响的研究[D]. 李晓博. 河北大学, 2021(11)
- [6]应力光开关压电PZT薄膜驱动层的制备与研究[D]. 于舜尧. 大连理工大学, 2021(01)
- [7]基于铁电薄膜的忆阻器及其神经突触仿生研究[D]. 赵桢. 河北大学, 2021(11)
- [8]基于ALD制备HfxZr1-XO2铁电薄膜及其电学性能的研究[D]. 刘晶晶. 桂林电子科技大学, 2021(02)
- [9]三方Mn掺杂PIMNT铁电陶瓷和薄膜的制备及电学性能研究[D]. 黄小丽. 上海师范大学, 2021(07)
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