衬底取向控制对溅射BaTiO?薄膜电学性能的影响

摘要： 本研究探讨了BaTiO3（BTO）薄膜的底电极/衬底构型、晶体微观结构与电学性能之间的关系。这些薄膜通过射频磁控溅射法制备于（Sr0.5La0.5）CoO3（LSCO）缓冲的（110）和（111）取向SrTiO3（STO）衬底，以及SrRuO3（SRO）缓冲的（110）和（111）取向MgO（MGO）衬底上。X射线衍射结果表明：LSCO/STO衬底生长的薄膜具有高质量外延取向，而SRO/MGO衬底生长的薄膜呈现强（110）织构。通过设计电极/衬底构型来调控晶体微观结构，进而影响薄膜电学性能。采用金属/铁电体/金属模型研究其电学特性，J-V曲线显示明显的偏压不对称性，这主要源于氧空位输运状态的变化。LSCO/STO衬底生长的BTO薄膜表现出显著的介电频率色散，而SRO/MGO衬底生长的薄膜则呈现近频率无关响应。所有电学参数均受极化倾角与择优取向度显著影响：相比外延（111）取向薄膜，（110）取向外延及织构薄膜具有更高介电常数但更低的损耗角正切、自由载流子浓度、内建电压及漏电流密度。