CHƢƠNG 3 KHẢO SÁT TÍNH CHẤT CÁC HỆ MÀNG MỎNG
3.1. Khảo sát tính chất của các màng mỏng sắt điện (BLT, PZT)
3.1.1. Tính chất của các màng mỏng BLT, PZT ủ tăng nhiệt chậm trên đế silic
Theo một số nghiên cứu, nhiệt độ kết tinh của màng mỏng PZT khoảng dƣới 600 oC, định hƣớng ƣu tiên của màng mỏng có xu hƣớng là (100) [37, 82]. Tuy nhiên, các màng mỏng PZT(100) thƣờng gặp phải vấn đề cạnh tranh giữa các định hƣớng (100), (010) và (001) làm cho phân cực dƣ của mẫu bị giảm. Định hƣớng tinh thể của màng mỏng PZT khơng có sự cạnh tranh đã đƣợc chỉ ra trong báo cáo Oikawa là định hƣớng ƣu tiên (111) [82]. Để hỗ trợ quá trình màng mỏng PZT mọc theo định hƣớng (111), một trong những yếu tố quan trọng là phải có mầm kết tinh theo định hƣớng (111) [89]. Tuy nhiên, mặt trên của đế thƣơng mại Si là lớp điơxit silic (SiO2) có cấu trúc hexagonal có hằng số mạng lớn hơn 5 Å. Trong khi đó, kim loại Pt có cấu trúc lập phƣơng tâm mặt, có hằng số mạng cỡ 4 Å. Do có sự lệch mạng lớn giữa hai vật liệu này, nên nếu Pt đƣợc phún xạ trực tiếp lên trên đế Si/SiO2 sẽ dễ bị bong tróc khỏi đế khi xử lý ở nhiệt độ cao. Vì vậy, bằng phƣơng pháp phún xạ rf , một lớp đệm Ti (hằng số mạng 4,6 Å) dày khoảng 10 nm đƣợc chế tạo trên đế Si/SiO2 trƣớc khi chế tạo điện cực dƣới Pt(100nm). Lớp đệm này có vai trị làm tăng sự bám dính của điện cực Pt trên đế Si/SiO2. Do đó, chúng tơi đã lựa chọn chế tạo hệ mẫu BLT và PZT bằng phƣơng pháp dung dịch trên đế Pt(111)/Ti/SiO2/Si.
Các mẫu BLT đƣợc ủ ở các nhiệt độ 650, 675, 700, 725, 750, 775, 800 và 825 oC (kí hiệu là BLT650, BLT675, BLT700, BLT 725, BLT750, BLT775,
56
BLT800 và BLT825). Các mẫu PZT đƣợc ủ ở các nhiệt độ 500, 550, 600, 650 và 700 oC (kí hiệu là PZT500, PZT550, PZT600, PZT650, PZT700).
Sau khi chế tạo, các mẫu đƣợc khảo sát cấu trúc tinh thể bằng hệ nhiễu xạ tia X Diffraction D5005 và hình thái học bề mặt bằng hệ NOVA NANOSEM 450. Sau đó, điện cực trên Pt đƣợc chế tạo bằng hệ phún xạ BOC Edward FL 500 để hình thành cấu trúc tụ điện sắt điện Pt/BLT/Pt và Pt/PZT/Pt. Các tính chất điện của các hệ mẫu đƣợc khảo sát và đánh giá tại Trƣờng Đại học Công nghệ, ĐHQG HN.