《氧化物鐵電薄膜在賤金屬基片上的生長與界面調控研究》是依託電子科技大學,由林媛擔任醒目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：氧化物鐵電薄膜在賤金屬基片上的生長與界面調控研究
- 依託單位：電子科技大學
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：林媛
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
賤金屬（如鎳、銅等）基片上集成鐵電氧化物薄膜，在高密度埋入電容器、結構健康檢測以及微機電系統等領域中展現出誘人的套用前景。由於存在基片易氧化、界面擴散、基片與薄膜失配嚴重等問題，在高質量薄膜的可控生長與性能調控上仍具有相當大的挑戰，而界面調控是其中的關鍵。本項目擬利用高分子輔助沉積（PAD）方法易於精確調節薄膜生長熱力學平衡條件的優勢，實現賤金屬基片上氧化物鐵電薄膜的可控生長，並通過調控界面應力和互擴散，實現對薄膜磁電特性的調控，達到改善集成薄膜介電、鐵電、磁電耦合等性能的目的。本項目將採用PAD方法和多種檢測手段，系統地獲得生長條件-微結構-磁電性能的實驗數據，研究界面微結構的形成、變化規律及其與磁電性能的關聯性，進而尋找調控、改善界面和磁電特性的方法，探索其中的物理機制。本項目將為認識氧化物/賤金屬界面演變的物理化學本質提供有力的實驗支撐，為基於該類型薄膜的器件套用奠定材料基礎。
結題摘要
鎳、銅等金屬是微電子器件中最常用的金屬布線材料，是金屬基柔性器件的基底材料，磁性金屬基底與鐵電氧化物薄膜的直接集成可望實現柔性、易裁剪、高性能的磁電耦合器件，因此鐵電氧化物薄膜與這類金屬的集成，是具有科學創新性和技術實用性的重要方向。但因為氧化物薄膜晶化所需氧氣與控制基片氧化之間存在的矛盾，使得在鎳基片上製備高性能的功能氧化物薄膜面臨著巨大的挑戰。與基底之間的界面層是影響薄膜性能的關鍵因素之一，因此關鍵科學問題是如何有效地控制薄膜生長過程中的界面化學反應。本項目通過對氧化物鐵電薄膜在Ni 基片上的生長方法與界面控制研究，以及對氧化物鐵電薄膜/Ni 界面特性與磁電性能之間的關聯性研究，取得了如下的研究進展：通過研究PAD方法的薄膜生長動力學和界面擴散理論，提出了利用界面材料的自由能差異設計界面緩衝層來控制界面氧擴散從而調控界面的方法，由此突破了非貴金屬基直接生長氧化物薄膜的“晶化”和“界面”相容性難題，解決了在非貴金屬上直接製備功能氧化物薄膜器件的難題；通過對多晶Ni基片上生長的具有不同厚度的NiOx預氧化緩衝層的BaTiO3薄膜的鐵電、介電、磁電耦合特性的系統研究，建立了界面層厚度影回響變耦合程度從而影響薄膜磁電耦合性能的物理機制；分析了在多晶Ni基片上所製備的鐵電氧化物BaTiO3薄膜的漏電流導電機制，提出了快速退火、摻雜等減小BaTiO3/Ni集成結構漏電流的工藝改進方法。本項目的研究成果不僅對進一步深入理解金屬氧化物界面物理化學具有重要的科學意義，也對研發金屬基可延展柔性氧化物薄膜器件具有實際的套用價值。項目負責人林媛在項目執行期間入選第二批“萬人計畫”科技創新領軍人才，本項目相關研究成果在國際學術會議做特邀報告4次，發表SCI論文9篇，中文論文4篇，授權中國發明專利1項，獲得四川省科技進步二等獎。
