4- Precurrsor PZT:
3.3.3 Cấu trúc tinh thể màng mỏng PZT cấu trúc dị lớp 1 Trên điện cực Pt
Hình 3.20: Phổ nhiễu xạ tia X màng mỏng PZT trên điện cực Pt, (a) màng PZT(53) 4 lớp và (b) cấu trúc dị lớp PZT(4)/PZT( 53) 4 lớp
Định hướng (001) là định hướng ưu tiên có cường độ peak là lớn nhất trên cả hai cấu trúc dị lớp PZT(47)/PZT(53).
Điều đặc biệt là định hướng (110) trên cấu trúc dị lớp gần như là không tồn tại. Kết quả
thu được làm tăng khả năng ứng dụng của vật liệu màng mỏng PZT trên điện cực Pt bởi vì với định hướng ưu tiên (100) làm tăng hệ số áp điện.
3.3.3.2 Trên điện cực SRO
Trên hình 3.21 lần lượt là giản đồ nhiễu xạ tia X của màmg PZT (53)/SRO/YSZ/Si và màng dị lớp PZT(47)/PZT(53)/SRO/YSZ . Giản đồ cũng chỉ ra rằng cả hai cấu trúc đều là cấu trúc tinh thể peroskite. Vật liệu SRO có định hướng ưu tiên là (110). Màng mỏng PZT(53) và PZT(47)/PZT(53) đều ưu tiên theo định hướng của
điện cực SRO là (110) bởi vì hằng số mạng của PZT và SRO là rất gần nhau. Trong màng mỏng PZT(47)/PZT(53) thì peak (101)/(110) ưu tiên được tăng
cường rõ rệt. Với kết quả thu được như trên mở ra khả năng ứng dụng lớn của vật liệu PZT cấu trúc dị lớp trong linh kiện MEMS.
(a) (b)
Hình 3.21: Phổ nhiễu xạ tia X màng mỏng PZT trên điện cực SRO, (a) màng PZT(5 lớp và (b) cấu trúc dị lớp PZT(47)/PZT( 53) 4 lớp
3.3.4 Tính chất sắt điện
Qua phép đo đặc trưng P-E trên màng PZT(53/47) và màng dị lớp PZT(47/53)/PZT(53/47) trên điện cực SRO ở cùng một tần số f=1kHz ta nhận thấy:
Tính chất sắt điện trên cấu trúc dị lớp có sự gia tăng so với cấu trúc đa lớp một thành phần . Kết quả này hoàn toàn phù hợp với kết quả công bố của nhiều tác giả tạo màng dị
lớp trên các điện cực khác nhau bằng các phuơng pháp chế tạo khác nhau. Trong trường hợp điện thế quét là 20V khi so sánh màng dị lớp PZT(47)/PZT(53) và màng PZT(53) giá trị Ps lần lượt là 34µC/cm2 và 28µC/cm2. Điện trường khử phân cực Ec đạt giá trị
Trong quá trình thực hiện luận văn tôi đã thu được một số kết quả chính sau:
1. Khảo sát được sự ảnh hưởng của tỉ lệ Zr:Ti đến tính chất của màng mỏng PZT(53) trên điện cực Pt. 2. Khảo sát ảnh hưởng của điện cực Pt và điện cực SRO đến tính chất màng PZT(53). 3. Lựa chọn cấu trúc dị lớp PZT(47)/PZT(53) và chế tạo thành công màng mỏng cấu trúc dị lớp PZT(47)/PZT(53) trên cả hai loại điện cực Pt và điện cực SRO. 4. Cải tiến thành công tính chất sắt điện của màng mỏng PZT trên cơ sở tạo cấu trúc dị lớp.
Kết quả đã đặt nền tảng cho việc đi sâu nghiên cứu các loại cấu trúc dị lớp khác nhằm nâng cao tính chất sắt điện và áp điện trên vật liệu PZT dạng màng để tiến tới việc sử dụng màng mỏng PZT trong công nghệ MEMS tại ITIMS.
[1] Mark Daniel Losego, “The Chemical solution deposition of lead zirconate titanate (PZT) thin films directily on copper surfaces”, Master of science 2005.
[2] Taeyun Kim,”Lead zirconate titanate (PZT) based thin film capacitor for embedded passive applications”, Degree of Doctor of Philosophy.
[3].Dragan Damjanovic, “Ferroelectric, dielectric and piezoelectric properties of ferroelectric thin films and ceramics”, Rep. Prog. Phys. 61, pp 1267–1324, 1998.
[4] Phạm Thị Ngọc Mai, “Ferroelectric composites of PZT- Pt”, The doctor’ degree at the University of Twente 2005.
[5] Lê Công Dưỡng, “Vật Liệu Học”, NXB KH&KT, 2000, trang 216-224. [6]: St ephen B.H orowitz, T oskikazu N ishida, Lo uis N. C attafesta III, M ark Sheplak,” Design and Characterization of a Micromachined Piezoelectric Microphone”
[7]: Jin Xie, Min Hu, Shih- Fu Ling, Heju Du, “Fabrication and
characterization of piezoelectric cantilever for micro transduces”.
[8] Lisa C.Klein,”Sol- gel technology for thin films, fibers, preforms, electronics, and specialty shapes”, trang 20-26.
[9] S.H.Jeong, I.S.Bae, Y.S.Shin, S.B.Lee, H.T.Kwak, J.H.Boo, “Physical and electriccal properties of ZrO2 and YSZ high-k gate dielectric thin films grown by RF magnetron sputtering” Thin Solid Films 475(2005) 354-358.
[10] Masao Kondo, Kenji Maruyama, Kuzuaki Kurihara,” Epitaxial Ferroelectric Thin Films on Silicon Substrates for Future Electronic Devices” FUJITSU Sci.Tech.J.,38,1,(June 2002).
[11]P. C. Juan, J. D. Jiang, W. C. Shih, J. Y. M. Lee, Effect of annealing temperature on electrical properties of metal-ferroelectric (PbZr0.53Ti0.47O3)- insulator (ZrO2)- semiconductor (MFIS) thin-film capacitors, Microelectron. Eng., 84 (2007), pp. 2014- 2017.
[12] Jian Lu, Yi Zhang, Takeshi Kobayashi, Ryutaro Maeda, Takashi Mihara, “Preparation and characterization of wafer scale lead ziconate titanate film for MEMS application” Sensor and Actuators A 139 (2007) 152-157
Preferred orientation controlling of PZT (52-48) thin films prepared by sol- gel process” Journal of Crystal Growth 258 (2005) 627-632.
[14] Fengang Zheng, Jianping Chen, Xinwan Li, Mingrong Shen,
Morphotropic phase boundary (MPB) effect in Pb(Zr,Ti)O3 rhombohedral/tetragonal multilayered films, Materials Letters, 60 (2006), pp. 2733-2737.
[15] Kyoung- Tae Kim, Chang- I1 Kim, Sung- Gap Lee, “Ferroelectric properties of Pb(Zr,Ti)O3 heterolayered thin films for FRAM applications” Microelectronic Engineering 66(2003)662-669.
[16] Sung- Gap L ee, Young- Hie L ee, “Dielectric properties of sol-gel derived PZT(40/60)/PZT(60/40) heterolayered thin films” Thin Solid Films 353 (1999) 244-248
[17] Lee Sung- Gap, Shim Young- Jae, Kim Cheol Jin, Chung Jun- Ki, “ Structural and dielectric properties of Pb(Zr, Ti)O3 heterolayered thick films” Jounal of Alloys and Compounds(2006)
[18]Jin Xie, Min Hu, Shih-Fu Ling, Hejun Du, Sensors and Actuators A 126 (2006), p. 182-186.
[19]Y.B.Jeon, R. Sood, J-h. Jeong, S.-G. Kim, Sensors and Actuators A 122 (2005), p. 16-22.
[20]Wang, Y. K., Tseng, T. Y. and Lin, P., Appl.Phys. Lett., 2002, 80, p. 3790–3792.
[21]Nossikpendou Sama, Romain Herdier, David Jenkins, Caroline Soyer, Denis Remiens, Mickael Detalle, Rachid Bouregba, Journal of Crystal Growth 310 (2008), p. 3299– 3302.
[22]H. Suzuki, Y.Miwa, T. Naoe, H. Miyazaki, T. Ota, M. Fuji, M. Takahashi, Journal of the European
Ceramic Society 26 (2006), p. 1953–1956.
[23]Ho Nyung Lee, Stephan Senz, Nikolai D. Zakharov, Catalin Harnagea, Alain Pignolet, Dietrich Hesse, and Ulrich Gosele, Appl. Phys. Lett., Vol. 77, No. 20, 13 November 2000.
Appl. Phys. Lett. 90, 082902-(2007)