磊晶成長釹鈰銅氧及鐵酸鉍薄膜

Translated title of the thesis: Epitaxial Growth of Nd1 85Ce0 15CuO4 and BiFeO3 Thin Films
  • 莊 椀婷

Student thesis: Master's Thesis

Abstract

鐵酸鉍(BiFeO3)是目前多鐵性材料研究的重點之一，在室溫下單一相中同時具有鐵電性和反鐵磁性，可運用在記憶體、感測器、微機電系統等電子元件上，不過目前常見的底電極材料如釕酸鍶(SrRuO3)和鎳酸鑭(LaNiO3)等，仍有成本或界面擴散等問題尚待克服，故本研究嘗試成長釹鈰銅氧(Nd1 85Ce0 15CuO4)之薄膜，期望未來有機會作為鐵酸鉍的底電極使用。本論文詳細討論兩種不同技術在成長Nd1 85Ce0 15CuO4薄膜時所遇到的問題，並嘗試在 Nd1 85Ce0 15CuO4薄膜上成長BiFeO3薄膜。 實驗中使用的靶材均以固相反應法燒結而成，所用基板?(001)取向之鈦酸鍶(SrTiO3)單晶，Nd1 85Ce0 15CuO4薄膜透過射頻磁控濺鍍和脈衝雷射沉積兩種方法製備，而BiFeO3薄膜則僅透過射頻磁控濺鍍製備。為了成長Nd1 85Ce0 15CuO4磊晶薄膜，嘗試了?多成長方式，例如於高溫沉積時直接成相，室溫成長並進行後續退火處理，使用不同化學計量比例的靶材，等等。本研究還比較射頻磁控濺鍍和脈衝雷射沉積的薄膜品質，結果顯示，以脈衝雷射沉積較有機會獲得沿c軸成長的純相Nd1 85Ce0 15CuO4薄膜，不會產生在射頻磁控濺鍍時常常出現的二次相Nd0 5Ce0 5O1 75，而製程又以使用正常化學計量比之靶材於室溫沉積，再經由後續高溫退火成相的Nd1 85Ce0 15CuO4薄膜結晶性較佳，其X-ray繞射(004)峰半高寬僅為0 134°，且薄膜表面平整度高，表面粗糙度值1 53nm，室溫下薄膜電阻率8 163×10-2Ω‧cm，電阻值隨溫度下降而降低，屬金屬型導電特性。 由於Nd1 85Ce0 15CuO4晶格常數介於BiFeO3和SrTiO3之間，且室溫下導電性佳，表面化學穩定性高，理論上是BiFeO3的理想底電極，故嘗試於Nd1 85Ce0 15CuO4薄膜上濺鍍BiFeO3，初步結果證實BiFeO3可沿著Nd1 85Ce0 15CuO4薄膜的(001)晶面成長。
Date of Award2016 Aug 23
Original languageChinese
SupervisorXiao-Ding Qi (Supervisor)

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