Tích hợp tụ điện sắt điện màng mỏng pbzr0,4ti0,6o3 chế tạo bằng phương pháp dung dịch trên đế đơn tinh thể

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN - VŨ THỊ HUYỀN TRANG TÍCH HỢP TỤ ĐIỆN SẮT ĐIỆN MÀNG MỎNG PbZr0.4Ti0.6O3 CHẾ TẠO BẰNG PHƯƠNG PHÁP DUNG DỊCH TRÊN ĐẾ ĐƠN TINH THỂ Chuyên ngành: Vật lý chất rắn Mã số : 60440104 LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: TS BÙI NGUYÊN QUỐC TRÌNH Hà Nội - 2015 LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan Luận văn kết nghiên cứu thực hướng dẫn khoa học TS Bùi Nguyên Quốc Trình Các kết trình bày Luận văn trung thực chưa công bố công trình nghiên cứu khác Tôi xin chịu hoàn toàn trách nhiệm lời cam đoan Học viên Vũ Thị Huyền Trang MỤC LỤC LỜI CẢM ƠN BẢNG KÝ HIỆU CHỮ CÁI VIẾT TẮT DANH MỤC BẢNG BIỂU .3 DANH MỤC HÌNH VẼ TÓM TẮT Error! Bookmark not defined CHƯƠNG - TỔNG QUAN Error! Bookmark not defined 1.1 Ứng dụng tụ điện sắt điện công nghiệp điện tử Error! Bookmark not defined 1.1.1 Ứng dụng sensor Error! Bookmark not defined 1.1.2 Trong nhớ FeRAM Error! Bookmark not defined 1.2 Vật liệu điển hình sử dụng tụ điện sắt điện Error! Bookmark not defined 1.2.1 Vật liệu cấu trúc peroskite kẹp lớp Bi Error! Bookmark not defined 1.2.2 Họ vật liệu perovskite Pb(ZrxTi1-x)O3 (PZT) Error! Bookmark not defined 1.3 Công nghệ chế tạo màng mỏng PZT đế đơn tinh thể đa tinh thể Error! Bookmark not defined 1.3.1 Phương pháp lắng đọng laser xung (PLD) phún xạ RF Error! Bookmark not defined 1.3.2 Phương pháp lắng đọng pha hóa học Error! Bookmark not defined 1.3.3 Phương pháp Sol- gel Error! Bookmark not defined 1.4 Mục tiêu nghiên cứu luận văn thạc sĩ Error! Bookmark not defined CHƯƠNG PHƯƠNG PHÁP THỰC NGHIỆM VÀ KHẢO SÁT Error! Bookmark not defined 2.1 Phương pháp chế tạo điện cực TiO2/Pt Error! Bookmark not defined 2.1.1 Chế tạo lớp TiO2 Error! Bookmark not defined 2.1.2 Chế tạo lớp Pt Error! Bookmark not defined 2.2 Phương pháp chế tạo màng mỏng PZT Error! Bookmark not defined 2.2.1 Nguyên lý phương pháp quay phủ (spin-coating) Error! Bookmark not defined 2.2.2 Dung dịch tiền tố trình quay phủ Error! Bookmark not defined 2.2.3 Quy trình chế tạo màng mỏng PZT Error! Bookmark not defined 2.3 Chế tạo tụ điện sắt điện Error! Bookmark not defined 2.3.1 Hệ phún xạ điện cực Pt Error! Bookmark not defined 2.3.2 Cấu trúc tụ điện sắt điện Error! Bookmark not defined 2.4 Thiết bị khảo sát đánh giá tụ điện sắt điện Error! Bookmark not defined 2.4.1 Thiết bị nhiễu xạ tia X Error! Bookmark not defined 2.4.2 Kính hiển vi điện tử quét (SEM) Error! Bookmark not defined 2.4.3 Kính hiển vi lực nguyên tử (AFM) Error! Bookmark not defined 2.4.4 Thiết bị đo điện trễ dòng rò Error! Bookmark not defined CHƯƠNG KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN Error! Bookmark not defined 3.1 Chế tạo màng mỏng Pt đế TiO2/SiO2/Si Error! Bookmark not defined 3.1.1 Khảo sát cấu trúc tinh thể Error! Bookmark not defined 3.1.2 Khảo sát hình thái bề mặt Error! Bookmark not defined 3.2 Khảo sát tính chất tụ điện sắt điện Pt/PZT/Pt/TiO2/SiO2/Si Error! Bookmark not defined 3.2.1 Cấu trúc tinh thể màng mỏng PZT đế Pt/TiO2/SiO2/Si Error! Bookmark not defined 3.2.2 Hình thái bề mặt màng mỏng PZT đế Pt/TiO2/SiO2/Si Error! Bookmark not defined 3.2.3 Tính chất điện tụ điện sắt điện Pt/PZT/Pt/TiO2/SiO2/Si Error! Bookmark not defined 3.3 Khảo sát tính chất tụ điện Pt/PZT/Pt đơn tinh thể STO(111) Error! Bookmark not defined 3.3.1 Cấu trúc tinh thể đế Pt/STO(111) Error! Bookmark not defined 3.3.2 Hình thái bề mặt màng mỏng Pt đế đơn tinh thể STO(111) Error! Bookmark not defined 3.3.3 Cấu trúc tinh thể màng mỏng PZT đế Pt/STO(111) Error! Bookmark not defined 3.3.4 Hình thái bề mặt màng mỏng PZT đế đơn tinh thể Pt/STO(111) Error! Bookmark not defined 3.3.5 Tính chất điện tụ điện sắt điện Pt/PZT/Pt/STO(111) Error! Bookmark not defined KẾT LUẬN Error! Bookmark not defined TÀI LIỆU THAM KHẢO 60 DANH MỤC CÔNG TRÌNH CÔNG BỐ .67 Luận văn Thạc sĩ Vũ Thị Huyền Trang LỜI CẢM ƠN Em xin bày tỏ lòng kính trọng, biết ơn lời cảm ơn sâu sắc tới TS Bùi Nguyên Quốc Trình Trường Đại học Công Nghệ- ĐHQGHN, tập thể giảng viên người tận tình hướng dẫn, định hướng, truyền cảm hứng giúp đỡ em nhiều trình em thực Luận văn Thạc sĩ Em xin gửi lời cảm ơn chân thành tới ThS Nguyễn Quang Hòa- Trường Đại học Khoa học Tự nhiên, ThS Đỗ Hồng Minh- Học viện Kỹ thuật Quân CN Trần Văn Dũng người anh trai bảo, giúp đỡ em trình thực nghiệm, đo đạc, xử lý số liệu Em xin gửi lời cảm ơn chân thành tới anh kỹ thuật viên em sinh viên nghiên cứu khoa học nhóm nghiên cứu TS Bùi Nguyên Quốc Trình trường Đại học Công Nghệ- ĐHQGHN giúp đỡ tạo điều kiện thuận lợi để em hoàn thành tốt trình làm thực nghiệm Khoa Vật lý - ĐHKHTN Khoa Vật lý kỹ thuật Công nghệ nanô - ĐHCN Lời sau em xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới bố mẹ, anh chị đồng nghiệp, gia đình bạn bè bên cạnh ủng hộ, động viên em suốt trình học tập nghiên cứu hoàn thành đề tài Em xin chân thành cảm ơn! Nghiên cứu tài trợ từ đề tài mã số QG.14.08, Đại học Quốc gia Hà Nội, đề tài mã số 103.02-2012.81, Quỹ phát triển Khoa học Công nghệ Quốc gia Hà nội, ngày…… tháng…… năm 2015 Học viên: Vũ Thị Huyền Trang Trường ĐHKHTN ĐHQGHN Luận văn Thạc sĩ Vũ Thị Huyền Trang BẢNG KÝ HIỆU CHỮ CÁI VIẾT TẮT Chữ viết tắt Tiếng Anh Tiếng Việt AFM Atomic Force Microscope Kính hiển vi lực nguyên tử BLT Bismuth Titanate Lanthanum Bi4-xLaxTi3O12 CMOS Complementary Metal-Oxide Semiconductor Dynamic Random Access Memory Bán dẫn ô-xit kim loại bù Electrically Erasable Programmable Read Only Memory Ferroelectric Random Access Memory Microelectromechanical systems Bộ nhớ đọc lập trình xóa điện Bộ nhớ truy cập ngẫu nhiên sắt điện Hệ cảm biến vi điện micro Metal Organic Chemical vapor Deposition Nanoelectromechanical systems Lắng đọng pha hóa học sử dụng tiền chất kim loại- hữu Hệ cảm biến vi điện nano PLD Non-Volatile Random-Access Memory Chemical Vapor Deposition Using Plasma Enhanced Pulsed Laser Deposition Bộ nhớ truy cập ngẫu nhiên không bay Lắng đọng pha hóa học sử dụng plasma tăng cường Phương pháp laser xung PZT Lead Zircronate Titanate Pb1.2Zr0.4Ti0.6O3 SBT Strotium Bismuth Tantalate SrBi2Nb2O9 SEM Scanning Electron Microscope Kính hiển vi điện tử quét STO Strontium Titanate SrTiO3 DRAM EEPROM FeRAM MEMS MOCVD NEMS NVRAM PECVD Trường ĐHKHTN Bộ nhớ truy cập ngẫu nhiên động ĐHQGHN Luận văn Thạc sĩ Vũ Thị Huyền Trang DANH MỤC BẢNG BIỂU Trang Bảng 2.1: Thông số chế tạo điện cực phương pháp phún xạ……….32 Trường ĐHKHTN ĐHQGHN Luận văn Thạc sĩ Vũ Thị Huyền Trang DANH MỤC HÌNH VẼ Hình 1.1: Cấu trúc tinh thể wurtzite AlN thể với nguyên tử Al màu xám, N màu lam Các tâm tứ diện Al xếp theo định hướng với (song song với trục c) nguyên tử liền kề xếp theo khối kim tự tháp .4 Hình 1.2: Sự biến dạng sắt điện điển hình cấu trúc perovskite ABO3, ion A (đỏ) góc tinh thể, io B (lam) nằm gần tâm tinh thể, ion O (trắng) nằm gần tâm mặt tinh thể Theo phát triển phân cực tự phát, biến dạng tự phát phát triển theo Hình 1.3: Sự phân tích biến dạng khác vật liệu áp điện Error! Bookmark not defined Hình 1.4: Các cảm biến thông dụng mô hình dẫn động hệ vi điện tử áp điện a) Mô hình uốn cong e31,f (đôi gọi d31) cho màng điện cực đáy đỉnh Sự không đồng cấu trúc tinh thể uốn cong màng áp điện thu hẹp đóng vai trò lớp đàn hồi thụ động b) Sự uốn cong vuông góc mở rộng cấu trúc dẫn động d33 sử dụng điện cực lược Để xác định điện trường tác động vào thiết bị, lớp áp điện bên nên điện môi Lớp rào ZrO2 oặc HFO2 thường yêu cầu để cải thiện phản ứng lead-base perovskite Si lớp đàn hồi SiO2 c) Chuyển động pitton hệ số d33 vuông góc Chú ý: PZT Pb(Zr,Ti)O3, E điện trường, Pr độ phân cực tự phát Error! Bookmark not defined Hình 1.5: Nguyên lý hoạt động nhớ FeRAM.Error! Bookmark not defined Hình 1.6: Cấu trúc mạng tinh thể Bi4-xLaxTi3O12 Error! Bookmark not defined Hình 1.7: Đường cong phân tích nhiệt vi sai Bi3.25La0.75Ti3O12 Error! Bookmark not defined Hình 1.8: Cấu trúc tinh thể Sr(BixTa1-x)2O9 Error! Bookmark not defined Hình 1.9: Giản đồ pha gốm Pb(ZrxTi1-x)O3 Error! Bookmark not defined Trường ĐHKHTN ĐHQGHN Luận văn Thạc sĩ Vũ Thị Huyền Trang Hình 1.10: Ảnh hưởng tỷ lệ Zr/Ti lên số điện môi hệ số áp điện Pb(ZrxTi1-x)O3 Error! Bookmark not defined Hình 1.11: Sự phụ thuộc độ phân cực tinh thể sắt điện vào nhiệt độ Error! Bookmark not defined Hình 1.12: Đường cong điện trễ vật liệu sắt điện.Error! Bookmark not defined Hình 1.13: Sơ đồ bốc bay laser xung Error! Bookmark not defined Hình 1.14: Nguyên lý phún xạ Error! Bookmark not defined Hình 1.15: Các sản phẩm kỹ thuật sol-gel Error! Bookmark not defined Hình 1.16: Quá trình quay phủ Error! Bookmark not defined Hình 2.1: Máy phún xạ cao tần BOC EDWARDS (ảnh Phòng thí nghiệm Micro-nano, ĐHCN, ĐHQGHN) Error! Bookmark not defined Hình 2.2: Hệ phún xạ cao áp chiều trường Đại học Khoa học Tự nhiên, ĐHQGHN Error! Bookmark not defined Hình 2.3: Đế đơn tinh thể STO Error! Bookmark not defined Hình 2.4: Đế STO sau chế tạo lớp Pt Error! Bookmark not defined Hình 2.5: Quá trình quay phủ (spin-coating) Error! Bookmark not defined Hình 2.6: Sơ đồ quy trình chế tạo màng mỏng PZT sử dụng lò ủ nhiệt chậm .28 Hình 2.7: Mô hình đế Pt/TiO2/SiO2/Si (a) đế Pt/STO (b) sau chế tạo màng mỏng PZT 29 Hình 2.8: Quy trình sol-gel phòng sạch: (a) quay-phủ mẫu, (b) sấy mẫu, (c) lò ủ nhiệt chậm 30 Hình 2.9: Phún xạ cao áp chiều .31 Hình 2.10: Cấu trúc tụ điện sắt điện (a) Pt/PZT/Pt/TiO2/SiO2/Si (b) Pt/PZT/Pt/STO Error! Bookmark not defined Hình 2.11: Mặt nạ sử dụng chế tạo điện cực.Error! Bookmark not defined Hình 2.12: Sơ đồ tán xạ chùm tia X mặt phẳng tinh thể Error! Bookmark not defined Trường ĐHKHTN ĐHQGHN Luận văn Thạc sĩ Vũ Thị Huyền Trang Hình 2.13: Thiết bị nhiễu xạ tia X: X Ray Diffraction D5005, HUS-VNU Error! Bookmark not defined Hình 2.14: Hình ảnh chụp kính hiển vi điện tử quét SEM.Error! Bookmark not defined Hình 2.15: (a) Hình ảnh chụp đo phổ lực AFM, (b) Sự biến đổi lực tương tác mũi dò bề mặt mẫu theo khoảng cách.Error! Bookmark not defined Hình 2.16: Sơ đồ nguyên lý phép đo điện trễ theo mạch Sawyer – Tower Error! Bookmark not defined Hình 2.17: Đặc trưng dòng rò vật liệu điện môi .37 Hình 2.18: Thiết bị đo đường cong điện trễ dòng rò Radiant Precision LC 10 38 Hình 3.1: Ảnh hưởng công suất lên cấu trúc màng mỏng Pt chế tạo đế TiO2/SiO2/Si .40 Hình 3.2: So sánh chất lượng màng mỏng Pt chế tạo đế TiO2/SiO2/Si: (a) đế thương mại, (b) sử dụng hệ phún xạ BOC Edwards, (c) sử dụng hệ Jeol JFC1200 .41 Hình 3.3: So sánh hình thái bề mặt từ ảnh AFM màng mỏng Pt chế tạo đế TiO2/SiO2/Si: (a) đế thương mại, (b) sử dụng hệ phún xạ BOC Edwards, (c) sử dụng hệ Jeol JFC-1200 Error! Bookmark not defined Hình 3.4: Ảnh SEM cắt dọc màng mỏng Pt chế tạo đế TiO 2/SiO2/Si sử dụng hệ phún xạ Jeol JFC-1200 Error! Bookmark not defined Hình 3.5: Phổ nhiễu xạ tia X màng mỏng PZT ủ 600oC đế Pt thương mại Error! Bookmark not defined Hình 3.6: Phổ nhiễu xạ tia X màng mỏng PZT kết tinh 600oC đế Pt sử dụng hệ phún xạ sử dụng hệ Jeol JFC-1200.Error! Bookmark not defined Trường ĐHKHTN ĐHQGHN Luận văn Thạc sĩ Vũ Thị Huyền Trang Hình 3.7: Ảnh SEM màng mỏng PZT (ủ 600oC) đế Pt/TiO2/SiO2/Si sử dụng hệ phún xạ Jeol JFC-1200: (a) phóng đại 30,000 lần, (b) phóng đại 150,000 lần Error! Bookmark not defined Hình 3.8: Cấu trúc tụ điện sắt điện Pt/PZT/Pt/TiO2/SiO2/Si.Error! Bookmark not defined Hình 3.9: Đặc trưng điện trễ (P-E) tụ điện sắt điện Pt/PZT/Pt/TiO2/SiO2/Si trước ủ điện cực Pt 47 Hình 3.10: Đặc trưng dòng rò phụ thuộc thời gian (I-t) tụ điện sắt điện Pt/PZT/Pt/TiO2/SiO2/Si trước ủ điện cực Pt 47 Hình 3.11: Đặc trưng điện trễ (P-E) tụ điện sắt điện Pt/PZT/Pt/TiO2/SiO2/Si sau ủ điện cực Pt 48 Hình 3.12: Đặc trưng dòng rò phụ thuộc thời gian (I-t) tụ điện sắt điện Pt/PZT/Pt/TiO2/SiO2/Si sau ủ điện cực Pt 49 Hình 3.13: Phổ nhiễu xạ tia X màng mỏng Pt chế tạo đế đơn tinh thể STO(111) 50 Hình 3.14: Ảnh SEM màng mỏng Pt chế tạo đế đơn tinh thể STO(111), sử dụng hệ phún xạ Jeol JFC-1200 Error! Bookmark not defined Hình 3.15: Ảnh AFM đế màng mỏng Pt chế tạo đế đơn tinh thể STO(111), sử dụng hệ phún xạ Jeol JFC-1200 Error! Bookmark not defined Hình 3.16: Phổ nhiễu xạ tia X màng mỏng PZT chế tạo đế đơn tinh thể Pt/STO(111) Error! Bookmark not defined Hình 3.17: Ảnh SEM màng mỏng PZT chế tạo đế đơn tinh thể Pt/STO(111) Error! Bookmark not defined Hình 3.18: Ảnh AFM màng mỏng PZT chế tạo đế đơn tinh thể Pt/STO(111) Error! Bookmark not defined Hình 3.19: Cấu trúc tụ điện sắt điện Pt/PZT/Pt/STO(111).Error! Bookmark not defined Hình 3.20: Đặc trưng điện trễ (P-E) tụ điện sắt điện Pt/PZT/Pt/STO(111) trước ủ điện cực Pt Error! Bookmark not defined Trường ĐHKHTN ĐHQGHN Luận văn Thạc sĩ Vũ Thị Huyền Trang Hình 3.21: Đặc trưng điện trễ (P-E) tụ điện sắt điện Pt/PZT/Pt/STO(111) sau ủ điện cực Pt Error! Bookmark not defined Hình 3.22: Đặc trưng dòng rò phụ thuộc thời gian (I-t) tụ điện sắt điện Pt/PZT/Pt/STO(111) trước ủ điện cực Pt 56 Hình 3.23: Đặc trưng dòng rò phụ thuộc thời gian (I-t) tụ điện sắt điện Pt/PZT/Pt/STO(111) sau ủ điện cực Pt 57 Trường ĐHKHTN ĐHQGHN Luận văn Thạc sĩ Vũ Thị Huyền Trang TÀI LIỆU THAM KHẢO Tiếng Việt V.T Dung, V.T.H Trang, N.V Dũng, T.V Dũng, N.Q Hòa, Đ.H Minh, B.N.Q Trình (20015), “Khảo sát chế tạo màng mỏng nano LaNiO3 Al thay đế Si tích hợp tụ điện sắt điện”, Hội nghị Vật lý Kỹ thuật Ứng dụng toàn quốc lần 4, 13-16 tháng 10, Hà Nội, Việt Nam Nguyễn Năng Định (2006), Vật lý kỹ thuật màng mỏng, Nhà xuất Đại học Quốc gia Hà Nội, tr 57-63 Nguyễn Huy Tiệp (2013), Nghiên cứu tính chất màng mỏng PZT cấu trúc nano chế tạo phương pháp dung dịch định hướng ứng dụng cho nhớ sắt điện, Luận văn thạc sĩ Vật liệu Linh kiện nano, Đại học Công nghệ - ĐHQGHN Tiếng Anh Baek S.H., Park J., Kim D.M., Aksyuk V., Das R.R., Bu S.D., Felker D.A., Lettieri J., Vaithyanathan V., Bharadwaja S.S.N., Bassiri-Gharb N., Chen Y.B., Sun H.P., Folkman C.M., Jang H.W., Kreft D.J., Streiffer S.K., Ramesh R., Pan X.Q., Trolier-McKinstry S., Schlom D.G., Rzchowski M.S., Blick R.H., Eom C.B (2011), “Giant piezoelectricity on Si for hyperactive MEMS”, Science, 334, p 958 Burr G.W., Kurdi B.N., Scott J.C., Lam C.H., Gopalakrishnan K., Shenoy R.S (2008), “Overview of candidate device technologies for storage-class memory”, IBM J.Res & Dev, 52, pp 449-464 Choi K.J., Biegalski M., Li Y.L, Sharan A., Schubert J., Uecker R., Reiche P., Chen Y.B., Pan X.Q., Gopalan V., Chen L.Q., Schlom D.G., Eom C.B (2004), “Enhancement of ferroelectricity in strained BaTiO3 thin films”, Science, 306, p 1005 Trường ĐHKHTN ĐHQGHN Luận văn Thạc sĩ Vũ Thị Huyền Trang Cimallam V., Pezoldt J., Armbacher O (2007), “Group III nitride and SiC based MEMS and NEMS: material properties, technology and applications”, J Phys.D: Appl Phys, 40(20), p 6386 Damjanovic D (2010), “A morphotropic phase boundary sytem based on polarization rotation and polarization extension", App Phys Lett, 97(6), p 062906 Dekkers M., Nguyen M.D., Steenwelle R., Blank D.H.A., Rijinders G (2009), “Feroelectric properties of epitaxial Pb(Zr,Ti)O3 thin films on silicon by control of crystal orientation”, Appl Phys Lett, 95, p 012902 10 T.V Dung, H Ha, H.T.T Tam, V.T Dung, N.V Dung, D.H Minh, V.T.H Trang, N.Q Hoa, B.N.Q Trinh (2015), “Investigation of structural and ferroelectric properties of Bi3.25La0.75Ti3O12 thin film”, Journal of Science and Technology, (accepted for publication on 26 Octorber) 11 Dutoit N.E., Wardle B.L (2007), “Experimental verification of models for microfabricated piezoelectric vibration energy harvesters”, AIAA J, 45(5), p 1126 12 Eom C.B., Editors G (2012), “Thin-film piezoelectric mems”, MRS Bulletin, 37, pp 1007-1017 13 Ekinci K.L., Roukes M.L (2005), “Nanoelectromechanical systems”, Rev Sci Instrum, 76, p 061101 14 Fu H.X., Cohen R.E (2000), “Polarization rotation mechanism for ultrahigh electromechanical response in single-crystal piezoelectrics”, Nature, 403, p 281 15 Fujimori Y., Nakamura T., and Takasu H (2003), “Controlling crystallization of Pb(ZrTi)O3 thin films on IrO2 electrodes at low temperature through interface engineering”, Applied Physics Letters, 82(8), pp 1263-1265 Trường ĐHKHTN 10 ĐHQGHN Luận văn Thạc sĩ Vũ Thị Huyền Trang 16 Fufisawa H., Nakashima S., Kaibara K., Shimizu M., and Niu H (1999), “Size effects of epitaxial and polycrystalline Pb(Zr, Ti)O3 thin films gromn by metalorganic chemical vapor deposition”, Japanese Journal of Applied Physics, 38, pp 5392-5396 17 Gao Y., Masuda Y., Yonezawa T., Koumoto K (2003), “Preparation of SrTiO3 thin films by the liquid phase deposition method”, Materials Science and Engineering, B99, pp 290-293 18 Gupta S., Katiyar R.S (2001), “Temperature-dependent structural characteziration of sol-gel deposited strontium titanate (SrTiO3) thin films using Raman spectroscopy”, Journal of Raman Spectroscopy, 32, pp 885891 19 Haeni J.H., Irvin P., Chang W., Uecker R., Reiche P., Li Y.L., ChodhuryS., Tian W., Hawley M.E., Craigo B., Tagantsev A.K., pan X.Q., Streiffer S.K., Chen L.Q., Kirchoefer S.W., Levy J., Schlom D.G (2004), “Roomteperature ferroelectricity in strainned SrTiO3”, Nature, 430, p 758 20 N.Q Hoa, N.T.Xuyen, V.Q Viet, V.T.H Trang, H Ha, H.T.T Tam, V.T Dung, T.V Dung, B.N.Q Trinh (2015), “Study on ITO thin films prepared by multi-annealing technique”, Journal of Science and Technology, (accepted for publication on 26 Octorber) 21 Hong E.K., Trolier-McKinstry S., Smith R.L., Krishnaswamy S.V., Freidhoff C.B (2006), “Design of MEMS PZT circular diaphragm actuators to generate large deflections”, J Microelectromech Syst, 15(4), p 832 22 Hutchinson A.B., Truitt P.A., Schwab K.C., Sekaric L., Parpia J.M., Craighead H.G., Butler J.E (2004), “Dissipation in nanocrystalline-diamond nanomechanical resonators”, Appl Phys Lett, 84, p 972 23 Ikuta K., Tsukada M (1998), “Low-temperature deposition of SrTiO3 thin films by electron-cyclotron-resonance sputtering for monolithic microwave Trường ĐHKHTN 11 ĐHQGHN Luận văn Thạc sĩ Vũ Thị Huyền Trang integrated circuits operating in the mm-wave band”, Japanese Journal of Physics, 37, pp 1960-1963 24 Ishiwara H (2009), “Current status of ferroelectric-gate Si transistors and challenge to ferroelectric-gate CNT transistors”, Current Applied Physics, 9, pp S2-S6 25 Karami M.A., Inman D.J (2012), “Powering pacemakers from heartbeat vibration using linear and nonlinear energy harvesters”, Appl Phys Lett, 100(4), p 042901 26 Khaenamkaew P., Muensit S., Bdikin I.K., Kholkin A.L (2006), “Effect of Zr/Ti ratio on the microstructure and ferroelectric properties of lead zirconate titanate thin films”, Materials Chemistry and Physics, 102, pp 159-164 27 Lakin K.M., Kline G.R., McCarron K.T (1993), “High-Q microwave acoustic resonators and filters”, IEEE trans Microwave Theory Tech, 41(12), 2139 28 Larson J.M., Member, IEEE, and Snyder J.P (2006),“Overview and status of metal S/D schottky- barrier Mosfet technology”, IEEE Transactions on Electron Devices, 53(5), pp 1048-1058 29 Lee M.K., Eom C.B., Tian W., Pan X.Q., Smoak M.C., Tsui F., Krajewski J.J (2000), “Synthesis and properties of epitaxial thin films of c-axis oriented metastable four-layered hexagonal BaRuO3”, Appl Phys Lett, 77, p 364 30 Liu Q., Li S., and Meng Z.Y (1996), “Sol-gel processing SrTiO3 thin films for dynamic random access memory applications”, IEEE Transactions on Electron Devices, 58, pp 690-694 31 Loginow V.E, Hollmann E.K., Kozyrev A.B., and Prudan A.M (1997), “Preparation of SrTiO3 films on sapphire substrate by RF magnetron sputtering”, Vacuum, 51(2), pp 141-143 Trường ĐHKHTN 12 ĐHQGHN Luận văn Thạc sĩ Vũ Thị Huyền Trang 32 Lu H., Liu X., Kim D.J., Stamm A., Burton J.D., Lukashev P., Bark C.W., Felker D.A., Folkman C.M., Pan X., Rzchowski M.S., Eom C.B., Tsymbal E.Y., Gruverman A (2012), “Enhancement of ferroelectric polarization stability by interface engineering”, Adv Mater, 24, 1209 33 D.H Minh, V.T.H Trang, B.N.Q Trinh (2014), “Hugo on-Current ferroelectric-gate thin film transistor with solution-processed indium tin oxide channel”, VNU Journal of mathematics- Physics, 30(1), pp 16-23 34 Miyake S., Baba S., Niino A., Numata K (2003), “Preparation of high quality strontium titanate based thin films by ECR plasma sputtering”, Surface and Coating Technology, 83, pp 27-31 35 Miyasako T., B.N.Q Trinh, Onoue M., Kaneda T., P.T Tue, Tokumitsu E., and Shimoda T (2011), “Ferroelectric-Gate Thin-Film Transistor Fabricated by Total Solution Deposition Process”, Japanese Journal of Applied Physics, 50, p 004DD09-1 36 Moro L., Benasciutti D (2010), “Harvested power and sensitivity anlalysis of vibrating shoe-mounted piezoelectric cantilevers”, Smart Mater Struct, 19, p 115011 37 Nagahara K., B.N.Q Trinh, Inoue S., Tokumitsu E., Shimoda T (2014), “Fabrication of 120-nm-channe-length ferroelectric-gate thin film trnasistor by nanoimprint lithography”, Jpn J Appl Phys, 53, p 02BC14 38 Noguchi T., Hase T., Miyasaga Y (1996), “Crystallization of SrBi2Ta2O9 thin film in N2 ambient by chemical solution deposition method”, Jpn J Appl Phys, 35, p 4900 39 Park B.H., Kang B.S., Bu S.D., Noh T.W., Lee J., and Jo W (1999), “Lathanum- substituted bismuth titanate for use in non-volatile memories”, Nature, 41, pp 682-684 Trường ĐHKHTN 13 ĐHQGHN Luận văn Thạc sĩ Vũ Thị Huyền Trang 40 Park K.II., Son J.H., Hwuang G.T., Jeong C.K., Ryu J., Koo M., Choi I., Lee S.H., Byun M., Wang Z.L., Lee K.J (2014), “Highly-efficient, flexible piezoelectric PZT thin film nanogenerator on plastic substrates”, Advanced Materials, 26(16), pp 2514-2520 41 Reiner J.W., Kolpak A.M., Segal Y., Garrity K.F., Ismail-Beigi S., Ahn C.H., Walker F.J (2010), “Crystalline oxides on silicon”, Adv Mater, 22, p 2919 42 Sibai A., Lhostis S., Rozier Y., Salicio O., Amtablian S., Dubois C., Legrand J., Senateur J.P., Audier M., Pfalzgraff H., Dobourdieu C., Ducroquet F.(2005), “Characterization of cry stalline MOCVD SrTiO3 films on SiO2/Si(100)”, Microelectronics Reliability, 45, pp 941-944 43 Silinskas M., Lisker M, Kalkofena B., Burte E.P (2006), “Investigation of strontium tantalate thin films for high-k gate dielectric applications”, Materrials Science in Semiconductor Processing, 9, pp 1102-1107 44 Singh S.K., Kim Y.K., Funakubo H., and Ishiwara H (2006), “Epitaxial BiFeO3 thin films fabricated by chemical solution deposition”, Applied Physics Letters, 88, p 162904-1 45 Talin A.A., Smith S.M., Voight S., Finder J (2014), “Epitaxial PbZr0.52Ti0.48O3 on SrTiO3/(001) Si substrates deposited by sol-gel method”, Appl Phys Lett, 81, p 1062 46 P.V Thanh, B.N.Q Trinh, Miasako T., P.T Tue, Tokumitsu E., Shimoda T (2012), “Electric properties and interface charge trap density of ferroelectric gate thin film transistor using (Bi,La)4Ti3O12/Pb(Zr,Ti)O3 stack gate insulator”, Jpn J Appl Phys, 51, p 09LA09 47 Tomar M.S., Melgarejo R.E., Hidalgo A., Mazumder S.B., Katiyar R.S (2003), “Structural and ferroelectric studies of Bi3.44La0.56Ti3O12 films”, Appl Phys Lett, 83, pp 341-343 Trường ĐHKHTN 14 ĐHQGHN Luận văn Thạc sĩ Vũ Thị Huyền Trang 48 V.T.H Trang, T.V Dung, D.H Minh, N.Q Hoa, B.N.Q Trinh (2014), “Operation Stability of Ferroelectric-gate Thin-Film Transistor with LaTaO/PZT Stacked Structure”, International Symposium on NanoMaterials, Technology and Applications (NANOMATA 2014), October 1517, 2, Hanoi, Vietnam 49 Xu B., Ye Y., Cross, Eric L., Raanan M (1999), “Dieelectric hysteresis from transverse electric field in lead zirconate titanate thin film”, Applied Physics Letters, 74(23), p 3549 50 Xue L., Qing-feng G., HaiBo L., Yang L., and Guang-Tian Z (2012), “Preparation and characterization of dense lanthanum-doped bismuth titanate ceramics”, Sci China- Phys Mech Astron, 55, pp 33-39 51 Yang Zhang, Rui L., Chieh-jen k., Yicheng L (2013), “Vertically integrated ZnO-based 1D1R structure for resistive switching”, J Phys D: Appl Phys, 46(14), p 145101 52 Yoshida S., and Shimizu M (2007), “Fabrication of ferroelectric gate transistors with Sr(Ti,Ru)O3 as a channel”, Transaction of the Material Research Society of Japan, 32(1), pp 71-74 Trường ĐHKHTN 15 ĐHQGHN [...]... đơn tinh thể STO(111) 50 Hình 3.14: Ảnh SEM của màng mỏng Pt chế tạo trên đế đơn tinh thể STO(111), sử dụng hệ phún xạ Jeol JFC-1200 Error! Bookmark not defined Hình 3.15: Ảnh AFM đế của màng mỏng Pt chế tạo trên đế đơn tinh thể STO(111), sử dụng hệ phún xạ Jeol JFC-1200 Error! Bookmark not defined Hình 3.16: Phổ nhiễu xạ tia X của màng mỏng PZT chế tạo trên đế đơn tinh thể Pt/STO(111)... SEM của màng mỏng PZT chế tạo trên đế đơn tinh thể Pt/STO(111) Error! Bookmark not defined Hình 3.18: Ảnh AFM của màng mỏng PZT chế tạo trên đế đơn tinh thể Pt/STO(111) Error! Bookmark not defined Hình 3.19: Cấu trúc tụ điện sắt điện Pt/PZT/Pt/STO(111).Error! Bookmark not defined Hình 3.20: Đặc trưng điện trễ (P-E) của tụ điện sắt điện Pt/PZT/Pt/STO(111) trước khi ủ điện cực Pt trên ... tụ điện sắt điện Pt/PZT/Pt/TiO2/SiO2/Si trước khi ủ điện cực Pt trên 47 Hình 3.11: Đặc trưng điện trễ (P-E) của tụ điện sắt điện Pt/PZT/Pt/TiO2/SiO2/Si sau khi ủ điện cực Pt trên 48 Hình 3.12: Đặc trưng dòng rò phụ thuộc thời gian (I-t) của tụ điện sắt điện Pt/PZT/Pt/TiO2/SiO2/Si sau khi ủ điện cực Pt trên 49 Hình 3.13: Phổ nhiễu xạ tia X của màng mỏng Pt chế tạo trên đế đơn tinh. .. Ảnh hưởng của công suất lên cấu trúc màng mỏng Pt chế tạo trên đế TiO2/SiO2/Si .40 Hình 3.2: So sánh chất lượng màng mỏng Pt chế tạo trên đế TiO2/SiO2/Si: (a) đế thương mại, (b) sử dụng hệ phún xạ BOC Edwards, và (c) sử dụng hệ Jeol JFC1200 .41 Hình 3.3: So sánh hình thái bề mặt từ ảnh AFM của màng mỏng Pt chế tạo trên đế TiO2/SiO2/Si: (a) đế thương mại, (b) sử dụng hệ phún... Hình 3.21: Đặc trưng điện trễ (P-E) của tụ điện sắt điện Pt/PZT/Pt/STO(111) sau khi ủ điện cực Pt trên Error! Bookmark not defined Hình 3.22: Đặc trưng dòng rò phụ thuộc thời gian (I-t) của tụ điện sắt điện Pt/PZT/Pt/STO(111) trước khi ủ điện cực Pt trên 56 Hình 3.23: Đặc trưng dòng rò phụ thuộc thời gian (I-t) của tụ điện sắt điện Pt/PZT/Pt/STO(111) sau khi ủ điện cực Pt trên 57 Trường... not defined Hình 3.4: Ảnh SEM cắt dọc của màng mỏng Pt chế tạo trên đế TiO 2/SiO2/Si sử dụng hệ phún xạ Jeol JFC-1200 Error! Bookmark not defined Hình 3.5: Phổ nhiễu xạ tia X của màng mỏng PZT ủ tại 600oC trên đế Pt thương mại Error! Bookmark not defined Hình 3.6: Phổ nhiễu xạ tia X của màng mỏng PZT kết tinh tại 600oC trên đế Pt sử dụng hệ phún xạ trên sử dụng hệ Jeol JFC-1200.Error! Bookmark... Trang Hình 3.7: Ảnh SEM màng mỏng PZT (ủ 600oC) trên đế Pt/TiO2/SiO2/Si sử dụng hệ phún xạ Jeol JFC-1200: (a) phóng đại 30,000 lần, (b) phóng đại 150,000 lần Error! Bookmark not defined Hình 3.8: Cấu trúc tụ điện sắt điện Pt/PZT/Pt/TiO2/SiO2/Si.Error! Bookmark not defined Hình 3.9: Đặc trưng điện trễ (P-E) của tụ điện sắt điện Pt/PZT/Pt/TiO2/SiO2/Si trước khi ủ điện cực Pt trên 47 Hình 3.10:... Trang TÀI LIỆU THAM KHẢO Tiếng Việt 1 V.T Dung, V.T.H Trang, N.V Dũng, T.V Dũng, N.Q Hòa, Đ.H Minh, B.N.Q Trình (20015), “Khảo sát chế tạo màng mỏng nano LaNiO3 trên lá Al thay thế đế Si trong tích hợp tụ điện sắt điện , Hội nghị Vật lý Kỹ thuật và Ứng dụng toàn quốc lần 4, 13-16 tháng 10, Hà Nội, Việt Nam 2 Nguyễn Năng Định (2006), Vật lý và kỹ thuật màng mỏng, Nhà xuất bản Đại học Quốc gia Hà Nội,... Nguyễn Năng Định (2006), Vật lý và kỹ thuật màng mỏng, Nhà xuất bản Đại học Quốc gia Hà Nội, tr 57-63 3 Nguyễn Huy Tiệp (2013), Nghiên cứu tính chất của màng mỏng PZT cấu trúc nano chế tạo bằng phương pháp dung dịch định hướng ứng dụng cho bộ nhớ sắt điện, Luận văn thạc sĩ Vật liệu và Linh kiện nano, Đại học Công nghệ - ĐHQGHN Tiếng Anh 4 Baek S.H., Park J., Kim D.M., Aksyuk V., Das R.R., Bu S.D., Felker... hiển vi điện tử quét SEM.Error! Bookmark not defined Hình 2.15: (a) Hình ảnh chụp khi đo phổ lực AFM, (b) Sự biến đổi của lực tương tác giữa mũi dò và bề mặt mẫu theo khoảng cách.Error! Bookmark not defined Hình 2.16: Sơ đồ nguyên lý phép đo điện trễ theo mạch Sawyer – Tower Error! Bookmark not defined Hình 2.17: Đặc trưng dòng rò của một vật liệu điện môi .37 Hình 2.18: Thiết bị đo đường cong điện