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鐵電材料的發(fā)展
日期：2021-01-13瀏覽：2141次
鐵電體早在 20世紀(jì) 40年代就引起物理學(xué)界和材料學(xué)界的關(guān)注 , 但由于大塊鐵電晶體材料不易薄膜化,與半導(dǎo)體和金屬不相兼容 ,使其未能在材料和信息領(lǐng)域扮演重要角色。隨著薄膜制備技術(shù)的發(fā)展,克服了制備高質(zhì)量鐵電薄膜的技術(shù)障礙 ,特別是能在不同襯底材料上沉積高質(zhì)量的外延或擇優(yōu)取向的薄膜,使鐵電薄膜技術(shù)和半導(dǎo)體技術(shù)的兼容成為可能 。由于人工鐵電材料種類的不斷擴(kuò)大,特別是鐵電薄膜制備技術(shù)和微電子集成技術(shù)的長(zhǎng)足發(fā)展, 以及光電子和傳感器等相關(guān)技術(shù)的發(fā)展 , 也對(duì)鐵電材料提出了小型化 、集成化等更高的要求。
正是在這樣的研究背景下, 傳統(tǒng)的半導(dǎo)體材料和陶瓷材料結(jié)合而形成新的交叉學(xué)科 —集成鐵電學(xué) (IntegratedFerroelectrics)出現(xiàn)了, 并由此使鐵電材料及其熱釋電器件的研究和開(kāi)發(fā)呈現(xiàn) 2個(gè)特點(diǎn) :①是由體材料組成的器件向薄膜器件過(guò)渡;②是由分立器件向集成化器件發(fā)展。正是在這種集成化器件中鐵電薄膜已經(jīng)成為硅或砷化鎵集成電路的重要組成部分。并且集成鐵電學(xué)已經(jīng)成為鐵電學(xué)研究中活躍的領(lǐng)域 ,如集成鐵電電子器件, 基于鐵電薄膜的集成光電子學(xué)器件 、集成光學(xué)器件 、紅外探測(cè)器、集成光波導(dǎo)和開(kāi)關(guān)以及鐵電薄膜超晶格的研究應(yīng)用等已取得了很大進(jìn)展。鐵電薄膜材料還被廣泛用于非易失性存儲(chǔ)器、動(dòng)感隨機(jī)存儲(chǔ)器 、薄膜電容器、紅外探測(cè)器、介電熱輻射測(cè)量計(jì) 、相存儲(chǔ)器和光學(xué)傳感器等等。復(fù)合成的集成器件或微小器件廣泛地應(yīng)用于軍事、航空航天、原子核工業(yè)和其它輻射環(huán)境中使用的新一代計(jì)算機(jī)等很多領(lǐng)域。
在過(guò)去近幾十年的時(shí)間里 ,鐵電薄膜的制備技術(shù)發(fā)展很快 ,應(yīng)用廣泛的有濺射法、溶膠 -凝膠法、激光分子束外延法、脈沖激光沉積法。從化學(xué)氣相沉積法到磁控或射頻濺射沉積法和溶膠 -凝膠法都為制備性能好的鐵電薄膜做了深入的探索 。其中溶膠 -凝膠法因設(shè)備簡(jiǎn)單 、成分易控制而倍受重視 。現(xiàn)在, 用這種方法已制備出了 PZT[ Pb(Zr, Ti)O3 ] 、PZT(PbZrTiO3 )、BST[ (Ba, Sr)TiO3 ] 、PLZT[ (Pb, La)(Zr, Ti)O3 ] 和 PST[ Pb(Sc, Ta)O3 ]等多種薄膜,其中很多具有良好的介電性及熱釋電性。
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