介質(zhì)薄膜ppt課件-閱讀頁
2025-05-20 22:55本頁面
【正文】 D）和電子衍射，特別是反射 式高能電子衍射（ RHEED）。 研究形貌與微結(jié)構(gòu)的基本技術(shù)是電子顯微鏡技 術(shù)，如采用掃描電子顯微鏡（ SEM）、透射電子顯 微鏡 （ TEM） 或高分辨率透射電子顯微鏡 （ HRTEM） 等進(jìn)行觀察。 （ 2）電學(xué)性能及其表征 電學(xué)性能主要指其 介電性 、 壓電性 、 熱釋電性 和 鐵電性 ，主要的電學(xué)參數(shù)有電阻率（或電導(dǎo)率）、 介電常數(shù)、介電損耗、介電常數(shù)隨溫度的變化（介 電溫譜）、介電常數(shù)隨頻率的變化（介電頻譜）、 電滯回線及其矩形度、自發(fā)極化強(qiáng)度、剩余極化強(qiáng) 度、矯頑電場強(qiáng)度、機(jī)電耦合系數(shù)、壓電系數(shù)、熱 釋電系數(shù)、相關(guān)材料應(yīng)用時的品質(zhì)因數(shù)等。（工藝條件較 高且復(fù)雜）； 3）熱釋電性能：通過測試薄膜在調(diào)制入射光束或改變輻照 溫度時的熱釋電電流，計算出薄膜的熱釋電系數(shù)。（如 美國 Radient Technology的 RT66A）。 a. 光學(xué)系數(shù)的測定 通常采用光譜儀來測試鐵電薄膜的光 學(xué)透射譜，然后根據(jù)透射譜來計算薄膜的光學(xué)常數(shù)。通常采用 測量入射光在通過施加電場的材料后引起的位相延 遲的改變來計算材料的電光系數(shù)。 測試鐵電薄膜的二次諧波發(fā)生可以直接通過測 試倍頻光的強(qiáng)度來進(jìn)行。 二、鐵電薄膜的應(yīng)用 在微電子領(lǐng)域研究最多也最為成熟的當(dāng)屬 鐵電 存儲器； 在光電子學(xué)應(yīng)用方面，（ Pb,La)(Zr,Ti)O3(PLZT) 鐵電薄膜是最受關(guān)注的材料。此外， PLZT還可 用于集成光學(xué)，是一類很有希望的光波導(dǎo)材料。 表 4 鐵電薄膜按物理效應(yīng)的應(yīng)用分類 鐵電存儲器 鐵電隨機(jī)讀取存儲器（ FeRAM）是利用鐵電薄 膜的雙穩(wěn)態(tài)極化特性（電滯回線）制備的非易失性 存儲器，具有高速度、抗輻照性、非揮發(fā)性和高密 度存儲等優(yōu)點，并且與 IC工藝相兼容，是一種理想 的存儲器。 熱釋電紅外探測器 具有響應(yīng)光譜寬，可在室溫下操作等優(yōu)點，能 滿足常溫下對物體熱成像的需要。 隨著集成鐵電學(xué)的發(fā)展，利用微電子機(jī)械技術(shù) 制作的具有高分辨率的二維列陣薄膜型熱釋電紅外 探測器（結(jié)構(gòu)如圖 3所示）不斷涌現(xiàn)出來，它可在室 溫下實現(xiàn)紅外凝視成像及跟蹤，從根本上改變目前 紅外光電子學(xué)的面貌。 壓電材料可以分成很多類：按成分，這類材料可分為無 機(jī)材料和有機(jī)材料；按結(jié)構(gòu)，分為單晶材料和多晶材料，前 者如壓電石英，后者如壓電陶瓷；按使用形態(tài)，分為塊狀 （體狀）材料和膜狀材料。缺點：價格高，需 要高精度加工技術(shù)，并且難以兼?zhèn)浯蟮臋C(jī)電耦合系數(shù)和小的 聲速溫度系數(shù)。 共同缺點： 難以制得很薄的膜，因而不適用于 超高頻壓電器件。更重要的是，使用薄膜可以使壓電器件 達(dá)到平面化和集成化，可以使壓電材料與半導(dǎo)體密 切結(jié)合，實現(xiàn)壓電與載流子、聲波與光波的相互作 用，制成各種新型壓電和聲光的單片集成器件。 在這些壓電薄膜中，便于制造、性能最好、研究得比較深入 的是 ZnO和 AlN薄膜。 壓電薄膜的最大應(yīng)用場合是 表面波器件和體波器件 。而這些性能與薄膜內(nèi)晶體的彈性、介電、壓電和熱性能 密切相關(guān)，因此，為使薄膜的體波性能優(yōu)異，首先應(yīng)該選用 合適的材料制造薄膜。 壓電薄膜的體波性能除了與激勵模式有關(guān)以外，還與薄 膜晶粒的取向和溫度等密切相關(guān)。為了提高體聲波器件的溫度穩(wěn)定性，必須選用溫 度系數(shù)較小的材料。 表聲波性能是一個多種因素的函數(shù)，而且與薄膜質(zhì)量密 切相關(guān)。因此給出參考性數(shù)據(jù)如表 7所示。在表聲波器件中，按器件的工作原 理，分無源器件、有源器件和聲光器件。各器件的核心部分是壓電 體波換能器。 表聲波無源器件：濾波器、延遲線、諧振器、 振蕩器、均衡器、鑒別器、分波器、耦合器、環(huán)流 器，以及多種敏感器件等。 聲光器件 光偏轉(zhuǎn)器、光調(diào)制器、光模變換器、光頻移 器、光開關(guān)等
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