1、隨著現(xiàn)代科技的發(fā)展，對(duì)非揮發(fā)存儲(chǔ)器(如鐵電場(chǎng)效應(yīng)晶體管FeFET存儲(chǔ)器)的需求與日俱增，從而導(dǎo)致了對(duì)新的存儲(chǔ)器材料的研究與探索的熱潮。目前用于制備FeFET的鐵電薄膜材料體系仍以鋯鈦酸鉛(PZT)系為主，PZT薄膜具有一些良好的鐵電性能，如較大的剩余極化(2Pr)值以及較低的熱處理溫度等。然而，PZT薄膜同時(shí)具有一些致命的缺點(diǎn)，如抗疲勞性能差，有毒等等。開(kāi)發(fā)一類新的鐵電材料來(lái)取代PZT變得尤為必要。稀有金屬離子摻雜的鈦酸鉍(Bi4Ti3

2、O12，簡(jiǎn)寫為BIT)鐵電薄膜材料結(jié)晶溫度較低、抗疲勞特性好、自發(fā)極化較大，所以可望成為新的適用于FeFET器件的鐵電薄膜材料。本文選擇用溶膠-凝膠(Sol-Gel)法在Pt(111)/Ti/SiO2/Si(100)基片上制備了Dy元素和Yb元素?fù)诫s的Bi4Ti3O12薄膜Bi3.4Dy0.6Ti3O12和Bi3.4Yb0.6Ti3O12(分別簡(jiǎn)記為BDT和BYT)，并分別對(duì)其性能進(jìn)行了一些研究。
　　 本論文在第一章中對(duì)鐵電薄

3、膜的發(fā)展概況、應(yīng)用前景、制備方法和目前的研究現(xiàn)狀進(jìn)行了綜述。在此基礎(chǔ)上，給出了本文的選材及研究目的、內(nèi)容。第二章介紹了本文實(shí)驗(yàn)所用的材料以及方法，并就影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果的一些主要因素進(jìn)行了分析。
　　 在第三章和第四章中，分別研究了退火氣氛和退火溫度對(duì)BDT薄膜的微觀結(jié)構(gòu)、鐵電性能及電學(xué)性能等性質(zhì)的影響。結(jié)果表明退火氣氛對(duì)薄膜的微觀結(jié)構(gòu)和鐵電性能等都有很大的影響。氮?dú)庵休^低溫度650°C 退火的BDT薄膜結(jié)晶完全，顯示良好的鐵電性和抗

4、疲勞特性，而空氣和氧氣中退火的BDT薄膜只有在退火溫度升高到700°C時(shí)才顯示較好的結(jié)晶度和鐵電性。所以，與空氣和氧氣相比，氮?dú)庵型嘶鹂梢源蟠蠼档虰DT薄膜的結(jié)晶溫度。另外，氮?dú)狻⒖諝夂脱鯕庵型嘶鸬腂DT薄膜的表面顆粒平均尺寸隨著退火溫度的升高而增大，鐵電性卻并不是隨著退火溫度單調(diào)增長(zhǎng)，而是在到達(dá)最佳退火溫度點(diǎn)后，剩余極化值又隨著退火溫度的進(jìn)一步提高而減小。
　　 第五章研究了Dy元素的含量對(duì)BDT薄膜的性能影響，結(jié)論是：Bi3

5、.4Dy0.6Ti3O12薄膜的性能最好。我們認(rèn)為得出這樣的結(jié)果的原因在于Dy3+離子取代Bi3+離子的位置有差異。當(dāng)Dy元素的含量在一個(gè)適當(dāng)?shù)姆秶畠?nèi)時(shí)，Dy3+離子優(yōu)先取代Bi2O2層的Bi3+離子，而這將破壞鉍層狀鈣鈦礦結(jié)構(gòu)的對(duì)稱性，從而提高BDT薄膜的自發(fā)極化強(qiáng)度(或剩余極化強(qiáng)度)。但是過(guò)多的Dy摻雜又會(huì)導(dǎo)致Dy3+離子取代位于Bi2Ti3O10結(jié)構(gòu)中的Bi3+離子，這會(huì)破壞Bi2Ti3O10的鈣鈦礦結(jié)構(gòu)，從而降低薄膜的自發(fā)極化