镍酸镧底电极材料的制备及对Bi0.5Na0.5TiO3薄膜性能的影响开题报告

 2020-02-10 10:02
1.目的及意义(含国内外的研究现状分析)

(1) (1)探索镍酸镧导电薄膜的制备工艺,获得导电性优良的底电极材料,同时对其进行电学性能分析。

(2) (2)在此基础上,采用镍酸镧作为储能薄膜的底电极材料,研究其对Bi0.5Na0.5TiO3储能薄膜的结构、应力及性能的影响。

近些年,铁电薄膜引起了日益广泛的关注。尤其在存储器件领域,铁电存储器由于其较快的读写速度,非易失性和较高的抗辐照能力,被认为是下一代存储器的有力竞争者之一。虽然金属薄膜,诸如Pt和Ir已经被广泛应用为电极层和过渡层,但是存在的界面扩散已经产生过多的氧化空位会降低这种氧化物薄膜的特性。所以,导电金属氧化物薄膜,特别是含氧八面体结构的导电金属氧化物薄膜成为最具有实力的替代材料,这些氧化物电极能有效地改变铁电薄膜的疲劳现象。其中镍酸镧(LNO)薄膜因为良好的钙钛矿结构和导电性而成为最有潜力的氧化物电极材料之一。

钙钛矿结构的钛酸铋钠(BNT),在过去的四年引起了全球的关注,因为它有希望成为取代铅材料的无铅铁电材料,含铅材料被认为是对环境和人类健康的严重威胁。BNT具有高的居里温度320℃,并具有非常好的压电性能和相当好的导电性能。

本报告的目的是首先通过化学溶液沉积法工艺在Si基片上制备LNO薄膜,然后通过溶胶凝胶法在LNO薄膜上制备BNT薄膜,研究LNO对BNT薄膜电学性能以及微观形貌的影响。

意义:

储能材料同时涉及材料和能源两大行业,受到人们广泛的重视。贵金属Pt和Ir常作为薄膜材料的底电极,但是因为它昂贵的成本造成费用过大并造成环境污染,所以急需找到一种新的材料替代。近年来,研究者们通过不断的尝试发现氧化物底电极因其良好的导电性及晶格适配适合用于替代贵金属底电极来降低成本。LNO钙钛矿具有以下的几点优势:①电阻率比较低(100 μΩ·cm 左右); ②晶胞参数( a = 0.383 nm) 与大多数钙钛矿型铁电薄膜材料非常接近,使之不仅可作为电极材料,而且还可以作为籽晶层来优化铁电薄膜的结构和性能, 用于铁电薄膜与硅技术集成的有前途的缓冲层材料;③化学成分简单,化学性质稳定,原材料比较便宜。

综上所述用LNO薄膜作为缓冲层和电极,能够明显改善钙钛矿结构薄膜的铁电性能、漏电流性能、抗疲劳性能,还可以使得铁电薄膜实现匹配生长,为制备出综合性能优良的铁电薄膜提供了途径。

通过LNO与BNT复合形成无铅体系,不仅作为环境友好型材料,而且极大降低了生产成本,具有强大的市场,极有希望成为取代铅材料的无铅铁电材料。

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