鐵電材料的發展

鐵電體(ti) 早在 20世紀 40年代就引起物理學界和材料學界的關(guan) 注 , 但由於(yu) 大塊鐵電晶體(ti) 材料不易薄膜化,與(yu) 半導體(ti) 和金屬不相兼容 ,使其未能在材料和信息領域扮演重要角色。隨著薄膜製備技術的發展,克服了製備高質量鐵電薄膜的技術障礙 ,特別是能在不同襯底材料上沉積高質量的外延或擇優(you) 取向的薄膜,使鐵電薄膜技術和半導體(ti) 技術的兼容成為(wei) 可能 。由於(yu) 人工鐵電材料種類的不斷擴大,特別是鐵電薄膜製備技術和微電子集成技術的長足發展, 以及光電子和傳(chuan) 感器等相關(guan) 技術的發展 , 也對鐵電材料提出了小型化 、集成化等高的要求。正是在這樣的研究背景下, 傳(chuan) 統的半導體(ti) 材料和陶瓷材料結合而形成交叉學科 —集成鐵電學 (IntegratedFerroelectrics)出現了, 並由此使鐵電材料及其熱釋電器件的研究和開發呈現 2個(ge) 特點 :①是由體(ti) 材料組成的器件向薄膜器件過渡;②是由分立器件向集成化器件發展。正是在這種集成化器件中鐵電薄膜已經成為(wei) 矽或砷化镓集成電路的重要組成部分。並且集成鐵電學已經成為(wei) 鐵電學研究中活躍的領域 ,如集成鐵電電子器件, 基於(yu) 鐵電薄膜的集成光電子學器件 、集成光學器件 、紅外探測器、集成光波導和開關(guan) 以及鐵電薄膜超晶格的研究應用等已取得了很大進展。鐵電薄膜材料還被廣泛用於(yu) 非易失性存儲(chu) 器、動感隨機存儲(chu) 器 、薄膜電容器、紅外探測器、介電熱輻射測量計 、相存儲(chu) 器和光學傳(chuan) 感器等等。複合成的集成器件或微小器件廣泛地應用於(yu) 軍(jun) 事、航空航天、原子核工業(ye) 和其它輻射環境中使用的新一代計算機等很多領域。    在過去近幾十年的時間裏 ,鐵電薄膜的製備技術發展很快 ,應用廣泛的有濺射法、溶膠 -凝膠法、激光分子束外延法、脈衝(chong) 激光沉積法。從(cong) 化學氣相沉積法到磁控或射頻濺射沉積法和溶膠 -凝膠法都為(wei) 製備好的鐵電薄膜做了深入的探索 。其中溶膠 -凝膠法因設備簡單 、成分易控製而倍受重視 。現在, 用這種方法已製備出了 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。