【摘 要】
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铁电薄膜PbZrxTi1-xO3（PZT）具有优异的铁电、压电等性能,被广泛应用于铁电存储器（FRAM）中。基于传统贵金属Pt电极的PZT薄膜会出现严重的电极化疲劳现象,影响电子器件的稳定性。而采用导电金属氧化物电极代替传统金属电极能够有效改善铁电薄膜电极化疲劳。其中LaNiO3（LNO）因其良好的金属导电性、结构和晶格常数与PZT相近成为首选的金属氧化物电极材料。但是LNO电极比金属Pt电极的电
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铁电薄膜PbZrxTi1-xO3（PZT）具有优异的铁电、压电等性能,被广泛应用于铁电存储器（FRAM）中。基于传统贵金属Pt电极的PZT薄膜会出现严重的电极化疲劳现象,影响电子器件的稳定性。而采用导电金属氧化物电极代替传统金属电极能够有效改善铁电薄膜电极化疲劳。其中LaNiO3（LNO）因其良好的金属导电性、结构和晶格常数与PZT相近成为首选的金属氧化物电极材料。但是LNO电极比金属Pt电极的电阻率要大得多,不利于降低电子器件的功耗。本研究目的在于进一步改善LNO薄膜的导电性,这对促进其在铁电器件中的应用具有重要的意义。本研究以溶胶-凝胶法（Sol-Gel）制备的LNO和Au-LNO薄膜为研究对象,利用X射线衍射仪（XRD）、扫描电子显微镜（SEM）、室温四探针、综合物性测量系统（PPMS）等实验手段进行表征,系统分析了应变对多晶LNO及其复合薄膜晶体结构及导电性能的作用机制。主要研究工作如下:采用溶胶-凝胶法在衬底Si上制备LNO薄膜,研究加热温度及稳定剂对LNO薄膜生长过程的影响,确定制备LNO薄膜的最佳工艺参数。结果表明:加热温度为923 K时,采用碱性稳定剂制备的LNO薄膜结晶性最好,电阻率最低。添加Au可显著降低LNO薄膜的室温电阻率,降低金属-绝缘转变温度。Au加入对LNO导电性能的改善源于LNO结晶质量的提高和氧空位浓度的降低。采用溶胶-凝胶法在衬底LAO、衬底LSAT和衬底STO上成功制备了 LNO和Au-LNO薄膜,研究了外延应变对多晶LNO和Au-LNO薄膜结构和导电性能的影响。通过对薄膜的表面形貌、微观结构及电学性能分析,揭示了应变对外延生长LNO及其复合薄膜导电性能的影响机制。采用溶胶-凝胶法在衬底Si、衬底A1203和衬底MgO上成功制备了 LNO和Au-LNO薄膜,研究了热应变对多晶LNO和Au-LNO薄膜结构和导电性能的影响。分析了不同应变状态下LNO及其复合薄膜电阻率变化的内在机制。从两个角度分析了外加应变对多晶薄膜微观结构的影响,即宏观应变导致的晶格常数变化和微观应变导致的缺陷浓度变化。两者的作用强弱决定了薄膜电阻率随应变状态的变化趋势。
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