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本论文的主要目的是利用不同功能的扫描探针显微镜(SPM)可在不同的环境下工作、制样简便、可视化、分辨率高、非破坏性、易实现不同功能扫描探针显微镜的同步测量与互补的诸多优点,对铁电薄膜局域的电性能进行检测与分析,研究铁电薄膜微区电容分布的相关现象,为铁电薄膜材料与铁电薄膜器件的研究与开发提供借鉴。本工作主要分为以下几个部分:从研究铁电薄膜的压电响应力显微镜(PFM)和扫描非线性介电显微镜(SNDM)成像的影响因素入手,讨论了针尖对成像质量的影响;为降低实验成本、减小导电探针针尖状态变化对铁电薄膜微区电性能测试的负面影响,提出了以非导电探针检测微区极性分布的方法,并在现有SPA-300HV型SPM的实验平台上以PFM模式成功实现了新方法对铁电薄膜极性分布的表征。结合原子力显微镜(AFM)、SNDM、X射线衍射(XRD),通过对微区形貌、电容分布变化和铁电薄膜结晶情况的表征和分析,研究了PZT铁电薄膜和PLT铁电薄膜的晶化过程,分析了不同退火时间对PZT铁电薄膜微结构,不同退火温度对PLT薄膜的微结构和微区极化分布的影响,有效克服仅依据形貌特征判定铁电相与非铁电相的局限性,实现铁电薄膜微区晶化过程的可视化分析,丰富了晶化过程的研究方法。利用SNDM,建立了铁电薄膜微区的电容-电压(C-V)特性的测试方法,讨论了半导体-氧化膜界面的陷阱对N型金属-氧化物-半导体C-V特性的影响;推导了定量计算铁电材料ε333的方程,计算了BaTiO3铁电晶体和掺Ca的(Pb,La)TiO3(PLCT)铁电薄膜的ε333 ,建立了铁电薄膜微区电畴的C-V测试方法,发现矫顽场小的铁电薄膜单畴C-V曲线呈非线性变化,矫顽场大、受外加偏压影响小的电畴的C-V曲线呈线性变化。利用SNDM,从纯电学的角度观察了PLCT薄膜中的电畴动态反转过程,由电畴横向扩张的移动速度的降低,发现了晶界在电畴反转过程中对畴壁移动的阻挡作用;根据SNDM和PFM的在垂直方向上的不同信息敏感深度,得到PLCT薄膜中电畴反转过程中电畴是楔形畴;用PFM观察同一电畴在去掉外加反转电场后电畴的极化弛豫现象,结果表明空间电荷是发生极化弛豫的主要原因。