PLZT鐵電薄膜之溶膠凝膠法製備及其特性研究

Abstract

本篇論文是研究如何以較經濟、簡單、易於控制成份的溶膠凝膠法，來製 備鐵電性PLZT 9/65/35薄膜。溶質起始物為醋酸鉛、硝酸鑭、正 -四丙氧 基鋯及正-四丁氧基鈦，以2-甲基氧乙醇為溶劑，配製成澄清的前驅物溶 液。將前驅物溶液以旋轉塗佈法鍍膜在基板上。利用紅外線光譜和熱差 -質差分析儀，對前驅物溶液相互配合分析，而求得在攝氏400度下、持 溫200分鐘作為去除有機物的預熱條件。由於乾燥控制化學添加劑-甲醯胺 的添加，使得薄膜能在較低的退火溫度(攝氏600度)，燒結出無裂縫且完 整的鈣鈦礦結構；且前驅物溶液保存期限亦較長。在表面鍍白金電極的矽 晶片基板上鍍膜，使用快速退火爐燒結一分鐘後，當膜厚為3000埃時，在 頻率為1000赫茲下，可測得相對介電常數為601.3，且得薄膜的崩潰電壓 值在80伏特附近。實驗中並以其它不同的基板來製作薄膜，其中以氧化鋁 、氧化鎂及玻璃為基板時，因為燒結時間的需求較長，所以必須配合氧化 鉛氣氛的添加，以避免鉛元素的揮發流失。其詳細作法，在論文中將有所 描述。以氧化鋁及氧化鎂為基板時，可在攝氏550度下,燒結出單一的鈣鈦 礦。在氧化鋁及氧化鈰為基板的薄膜表面，則發現有晶粒的出現。在光學 性質的量測方面：在玻璃基板上鍍膜，當波長在400nm以上時，有很好的 透光性質。在矽晶片上鍍膜時，當燒結溫度在攝氏600度以上時，薄膜折 射率值可達2.4-2.5之間。