Завдяки відмінним п’єзоелектричним і діелектричним властивостям і високій температурі Кюрі порівняно з іншими п’єзоелектричними плівками, плівки цирконат-титанату свинцю (PZT) використовуються в багатьох галузях, від мікроелектромеханічних систем (MEMS) до ультразвукових датчиків і колекторів енергії, де він відіграє роль ключова роль [1]. У процесі підготовки матеріалу, як покращити однорідність і стабільність роботи матеріалів, було постійним пошуком проблеми.
Youcao Ma та ін. [2] успішно інтегрував плівку PZT товщиною мікрон на 3--дюймову кремнієву пластину за допомогою поєднання середньотемпературного магнетронного розпилення та швидкої термообробки (RTP). Зокрема, обговорюється однорідність плівки PZT на всій пластині після RTP, включаючи різницю в орієнтації кристалів, морфології поверхні та елементному складі в різних положеннях.
На рисунку 1 показано, що плівки PZT мають подібну (001) орієнтацію решітки, морфологію поверхні та розподіл елементів у різних місцях, що вказує на те, що обробка RTP допомагає досягти однорідності плівок PZT. Можна виявити, що до обробки RTP у плівці PZT з’являється лише фаза Py, а після обробки RTP у плівці PZT з’являється переважно (001) орієнтована фаза Pe. Крім того, поверхня плівок PZT, оброблених RTP, показала тісно розташовані стовпчасті зерна без явних тріщин або отворів.
Показано діелектричні та сегнетоелектричні властивості плівок PZT у різних положеннях на пластині після обробки RTP, включаючи відносну діелектричну проникність, сегнетоелектричну петлю гістерезису та діелектричні втрати. Серед них морфологія поверхні дуже гладка і немає явних дефектів, що вказує на хорошу якість поверхні плівки PZT. Відносна діелектрична проникність і діелектричні втрати змінюються зі зміною електричного поля, демонструючи типове сегнетоелектричне кільце метелика, яке доводить, що плівки PZT мають хороші сегнетоелектричні властивості. Криві поляризації електричного поля також показують типові сегнетоелектричні характеристики, що вказує на те, що плівки PZT мають хороші сегнетоелектричні властивості.
Таким чином, обробка RTP допомагає покращити мікроструктуру та властивості плівок PZT, щоб вони мали однакову (001) орієнтацію решітки, морфологію поверхні та розподіл елементів у різних місцях, що сприяє покращенню однорідності та ефективності плівок.