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晶粒尺寸及衬底应力对铁电薄膜特性的影响

王英龙 张鹏程 刘虹让 刘保亭 傅广生

晶粒尺寸及衬底应力对铁电薄膜特性的影响

王英龙, 张鹏程, 刘虹让, 刘保亭, 傅广生
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  • 考虑衬底应力、畴壁运动和畴结构变化, 建立了修正的Landau-Devonshire热力学模型, 计算了生长在不同衬底上的含有纳米晶粒的PbZr0.4Ti0.6O3(PZT)薄膜的电滞回线, 研究了矫顽场、剩余极化强度和相对介电常数对晶粒尺寸以及薄膜厚度的依赖关系. 结果表明, 矫顽场和相对介电常数对晶粒尺寸的依赖关系呈类抛物线状;衬底压应力使矫顽场和剩余极化强度增大, 使相对介电常数减小;随着厚度增加, 矫顽场先缓慢增加, 到200 nm
    [1]

    Chang C Y, Juan T P, Lee J Y 2006 Appl. Phys. Lett. 88 072917

    [2]

    Liu B T, Maki K, Agganval S, Naganraj B, Nagarajan V, Salamanca-Riba L, Ramesh R, Dhote A M, Auciello O 2002 Appl. Phys. Lett. 80 3599

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    Zheng F G, Chen J P, Li X W 2006 Acta Phys. Sin. 55 3067 (in Chinese) [郑分刚、陈建平、李新碗 2006 物理学报 55 3067]

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    Zeng H R, Yu H F, Chu R Q, Li G R, Yin Q R, Tang X G 2005 Acta Phys. Sin. 54 1437 (in Chinese) [曾华荣、余寒峰、初瑞清、李国荣、殷庆瑞、唐新桂 2005 物理学报 54 1437]

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    Tao Y M, Jiang Q 2004 Chin. Phys. 13 1149

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    Ai S T 2006 Chin. Phys. 15 1364

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    Wang Y G, Zhong W L, Zhang P L 1994 Phys. Rev. B 53 11439

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    Ricinschi D, Tura D, Mitoseriu L, Okuyama M 1999 J. Phys.: Condens. Matter 11 1601

    [10]

    Ducharme S, Fridkin V M, Bune A V, Palto S P, Blinov L M, Petukhova N N, Yudin S G 2000 Phys. Rev. Lett. 84 175

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    Bratkovsky A M, Levanyuk A P 2001 Phys. Rev. Lett. 87 019701

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    Moreira R L 2002 Phys. Rev. Lett. 88 179701

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    Fridkin V M, Ducharme S 2001 Phys. Solid State 43 1320

    [16]

    Kim S, Gopalan V, Gruverman A 2002 Appl. Phys. Lett. 80 2740

    [17]

    Dawber M, Chandra P, Littlewood P B, Scott J F 2003 J. Phys.: Condens. Matter 15 L393

    [18]

    Chandra P, Dawber M, Littlewood P B, Scott J F 2004 Ferroelectrics 313 7

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    Liu J S, Zhang S R, Zheng H Z, Yang C T, Yuan Y 2005 Phys. Rev. B 72 172101

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    Mattews J W, Blakeslee A E 1974 J. Cryst. Growth 27 118

    [21]

    Alpay S P, Misirlioglu I B, Sharma A, Ban Z G 2004 J. Appl. Phys. 95 8118

    [22]

    Wang Y L, Wei T R, Liu B T, Deng Z C 2007 Acta Phys. Sin. 56 2931 (in Chinese) [王英龙、魏同茹、刘保亭、邓泽超 2007 物理学报 56 2931]

    [23]

    Kopal A, Bahnik T, Fousek J 1997 Ferroelectrics 202 206

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    Udayakumar K R, Schuele P J, Chen J, Krupanidhi S B, Cross L E 1995 J. Appl. Phys. 77 3981

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出版历程
  • 收稿日期:  2010-10-20
  • 修回日期:  2010-11-08
  • 刊出日期:  2011-07-15

晶粒尺寸及衬底应力对铁电薄膜特性的影响

  • 1. 河北大学物理科学与技术学院, 保定 071002

摘要: 考虑衬底应力、畴壁运动和畴结构变化, 建立了修正的Landau-Devonshire热力学模型, 计算了生长在不同衬底上的含有纳米晶粒的PbZr0.4Ti0.6O3(PZT)薄膜的电滞回线, 研究了矫顽场、剩余极化强度和相对介电常数对晶粒尺寸以及薄膜厚度的依赖关系. 结果表明, 矫顽场和相对介电常数对晶粒尺寸的依赖关系呈类抛物线状;衬底压应力使矫顽场和剩余极化强度增大, 使相对介电常数减小;随着厚度增加, 矫顽场先缓慢增加, 到200 nm

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