Nb∶SrTiO3单晶基片上外延生长BaTiO3薄膜的漏电流机制分析

材料导报, 2015, 29(18): 1-8. doi: 10.11896/j.issn.1005-023X.2015.18.001

Nb∶SrTiO3单晶基片上外延生长BaTiO3薄膜的漏电流机制分析

潘瑞琨 ^1, , 刘攀克 ^2, , 黎明锴 ^3, , 何云斌 ^4,

1.湖北大学材料科学与工程学院,武汉,430062

2.湖北大学材料科学与工程学院,武汉,430062

3.湖北大学材料科学与工程学院,武汉,430062

4.湖北大学材料科学与工程学院,武汉,430062

基金项目: 国家自然科学基金(51272072,61274010)

关键词： BaTiO3薄膜 , 结构 , 漏电流机制 , 肖特基势垒

Leakage Current in BaTiO3 Film Epitaxially Grown on Nb ∶ SrTiO3 Single-crystal Substrate

Keywords： BaTiO3 film , structure , leakage current , Schottky barrier

采用脉冲激光沉积法(PLD),在掺铌的钛酸锶单晶基片(Nb∶SrTiO3,NSTO)上外延生长了15 nm厚度的BTO薄膜.并采用X射线衍射(XRD)、原子力显微镜(AFM)、高分辨透射电子显微镜(HRTEM)等技术,分别测试了BTO薄膜的晶相结构和微观形貌与结构,证实了薄膜的外延生长特征.以磁控溅射法制备金属铂(Pt)上电极,在室温下测试了BTO薄膜的电流-电压(I-V)曲线.通过拟合I-V曲线,结果表明:在正向电压下,薄膜的漏电流符合空间电荷受限电流机制(SCLC);在反向电压下,漏电流先为普尔-弗伦克尔发射机制(Poole-Frenkel emission),随着反向电压的升高,转变为福勒-诺德海姆隧穿机制(Fowler-Nordheim tunneling).分析指出,在Pt/BTO界面存在一个可变的肖特基势垒,该势垒受到BTO薄膜内部迁移的氧空位影响,从而决定了上述漏电流机制.

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