单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,MFIS,结构铁电薄膜场效应晶体管原型器件的制备与性能表征,指导教师：唐明华,实验类型：综合性实验,MFIS结构铁电薄膜场效应晶体管原型器件的制备与性能表征 指,2024/11/18,2,n-sub,p,+,p+,p+source/drain formation,(LOCOS Process),STEP 1,n-sub,p+,p+,Y,2,O,3,/CeO,2,film deposition,(UHV-EB evaporation),STEP 2,n-sub,p+,p+,Ferroelectric film deposition,(Sol-gel spin-coating),STEP 3,n-sub,p+,p+,Pt TE(gate)formation,(Ar/Cl,2,-RIE),STEP 4,Pt TE,n-sub,p+,p+,Via hole formation,(Wet etching&RIE),STEP 5,Via hole,n-sub,p+,p+,Al electrode formation,(Lift-off),STEP 6,Al electrode,Y,2,O,3,/CeO,2,Ferroelectric film,铁电场效应晶体管的制备工艺流程,实验目的,2023/9/212p+p+p+source/drain,2024/11/18,3,制备一个,MFIS,结构的无铅铁电薄膜场效应晶体管的,原型器件,，并对它的电学性能进行表征。,实验目的,2023/9/213 制备一个MFIS结构的无,2024/11/18,4,课题来源,2007.012009.12,，无铅铁电薄膜及存储器的制备和失,效行为，高等学校科技创新工程重大项目培育资金项,目,(076044),，,80,万元。,2008.012010.12,，无铅铁电薄膜的制备及其印记和保,持性能研究，国家自然科学基金,(50772093),，,33,万元。,2008.012010.12,，非破坏性读出无铅铁电薄膜场效应,晶体管的制备及电学性能，湖南省自然科学基金,(08JJ3122),，,7,万元。,2023/9/214课题来源2007.012009.12，,2024/11/18,5,匀胶机,电子天平,快速退火炉,干燥箱,小型离子溅射仪,铁电分析仪,4200,半导体参数测试系统、,CV590,测试仪,SEM,、,AFM,、,XRD,、,Raman,仪等,实验所需仪器,2023/9/215匀胶机实验所需仪器,2024/11/18,6,磁力加热搅拌器示意图,匀胶机示意图,小型离子溅射仪系统示意图,2023/9/216磁力加热搅拌器示意图 匀胶机示意图 小型,2024/11/18,7,RT66 Ferroelectric Precision Tester,590 C-V Analyzer(1 MHz),2023/9/217RT66 Ferroelectric P,2024/11/18,8,实验原理,2023/9/218实验原理,2024/11/18,9,实验原理,2023/9/219实验原理,2024/11/18,10,实验步骤,实验原料,性能测试,衬底及其处理,前驱体溶液的制备,薄膜的制备过程,电极的制备,2023/9/2110实验步骤实验原料 性能测试衬底及其处理,2024/11/18,11,实验步骤,-,铁电薄膜的制备,3.49 Bi(NO,3,),3,5H,2,O+2.96Ti(OC,4,H,9,),4,+0.5 Nd(CH,3,COO),3,+0.04V(C,5,H,8,O,2,),3,=,(Bi,3.49,Nd,0.5,)(Ti,2.96,V,0.04,)O,12,+,Mixed,Nd(NO,3,),3,N,eodymium nitride,B,ismuth nitride,Bi(NO,3,),3,5H,2,O,V(C,5,H,8,O,2,),3,V,anadium(III),acetylacetonate,Ti(OC,4,H,9,),4,T,itanium butoxide,Glacial acetic,Acetylacetone,BNTV,Other material,前驱体溶液,Precursor solution,3.49:,0.5:,2.96:,0.04:,化学溶液沉积法,(CSD),2023/9/2111实验步骤-铁电薄膜的制备 3,2024/11/18,12,实验步骤,-,铁电薄膜的制备,B,ismuth,nitride,N,eodymium,nitride,V,anadium,T,itanium butoxide,Precursor solution,yellow sol,a,b,2023/9/2112实验步骤-铁电薄膜的制备Bi,2024/11/18,13,铁电薄膜制备工艺流程图,实验步骤,-,铁电薄膜的制备,2023/9/2113铁电薄膜制备工艺流程图 实验步骤-,2024/11/18,14,退火,甩膜,Si,基片,前驱体溶液,干燥,热解,样品,650-800/10min,3s/400 rpm,50s/3000 rpm,3min/400,3min/100,5-8 times,BNTV thin film,制膜过程,实验步骤,-,铁电薄膜的制备,2023/9/2114退火甩膜Si基片 前驱体溶液干燥热解样,2024/11/18,15,实验步骤,-,原型器件的制备,Sputtering Pt,Au,Ag,Al,:100200nm,1um,Sol-gel,CSD,200-300nm,RF sputtering,MBE,10-20nm,2-3,0.5mm,n/p-Si(100),0.1,cm,Electrode,Ferroelectrics,Insulator,Si Substrate,Bottom-Up,2023/9/2115实验步骤-原型器件的制备Sp,2024/11/18,16,测试方法,-,铁电薄膜,铁电性能,漏电流,疲劳性能,介电性能,2023/9/2116测试方法-铁电薄膜铁电性能,2024/11/18,17,测试方法,-,MFIS,原型器件,C-V,曲线,I-V,曲线,保持性能,2023/9/2117测试方法-MFIS原型器件C,2024/11/18,18,结果讨论与实验报告要求,1.,写出实验目的、内容和基本原理。,2.,简述实验步骤。,3.,收集实验数据，用,Origin8,数据分析软件分别画出铁电薄膜的电滞回线、介电曲线、漏电流、疲劳特性曲线，,MFIS,结构原型器件的,C-V,曲线、,I-V,曲线和,C-t,曲线,(,保持性能,),。,4.,用,XRD,、,SEM,、,AFM,等仪器分析铁电薄膜的成分和微观结构，用数据处理软件把观察结果写进实验报告。,5.,分析实验参数对铁电薄膜和原型器件的性能的影响。,2023/9/2118结果讨论与实验报告要求1.写出实验目,2024/11/18,19,Thank you,！,2023/9/2119Thank you！,