[發明專利]一種鐵電薄膜表面功函數的測定方法

在審

• 申請號: 202010108083.1
• 申請日: 2020-02-21
• 公開（公告）號: CN111307872A
• 公開（公告）日: 2020-06-19
• 發明（設計）人: 張萬里;毛燕湖;崔蓮
• 申請（專利權）人: 長江師范學院
• 主分類號: G01N27/02
• 分類號: G01N27/02;G01N27/00
• 代理公司: 重慶博凱知識產權代理有限公司 50212
• 代理人: 胡逸然

本發明公開了一種鐵電薄膜表面功函數的測定方法，包括：S1、在待測鐵電薄膜表面制備具有不同功函數的金屬頂電極；S2、測量不同金屬頂電極與待測鐵電薄膜之間的勢壘差；S3、基于所述勢壘差及金屬頂電極的功函數生成所述待測鐵電薄膜表面功函數。與現有技術相比，本發明可以使得在缺少大型檢測功函數儀器情況下，較為方便地獲得薄膜表面的功函數值，進而加深人們對氧化物鐵電薄膜表面特性的認識及有效獲得氧空位的濃度值，此外，本發明也可以大大提高我們對氧化物鐵電薄膜表面屬性的性能調控，以此獲得最佳的制備薄膜參數。

技術領域

本發明涉及功能薄膜技術領域，具體涉及一種鐵電薄膜表面功函數的測定方法。

背景技術

在工程技術和科學研究領域，研究人員迫切地想知道薄膜表面的缺陷濃度及費米能級狀態，然而苦于沒有方法去獲得，只能花費大量時間去做微觀檢測。

現有技術中，通常采用以下兩種方法進行檢測：一種方法是利用開爾文探測和開爾文探測力顯微鏡來進行測量；另一種方法是基于光發射的原理，通過紫外(UV)光去激發相應的固體樣品表面，使得固體表面的電子受到激發，通過測量發射電子的能量譜來分析樣品的態密度、占據態及功函數等信息。然而，上述方法均是對微小區域進行測量，難以獲得較大區域的薄膜樣品的功函數，且測得的結果還需進行進一步的處理，不能直接使用。

因此，如何快速的測量較大區域的薄膜的功函數成為了本領域技術人員亟需解決的問題。

發明內容

針對現有技術存在的上述不足，本發明實際需要解決的問題是：如何快速的測量較大區域的薄膜的功函數。

本發明采用了如下的技術方案：

一種鐵電薄膜表面功函數的測定方法，包括：

S1、在待測鐵電薄膜表面制備具有不同功函數的金屬頂電極；

S2、測量不同金屬頂電極與待測鐵電薄膜之間的勢壘差；

S3、基于所述勢壘差及金屬頂電極的功函數生成所述待測鐵電薄膜表面功函數。

優選地，步驟S1包括：

S101、利用帶孔的掩膜版，將孔對準目標制備區域并遮擋非制備區域；

S102、通過光刻、曝光和顯影的方式在目標制備區域刻出目標電極圖形；

S103、通過磁控濺射的方式濺射目標金屬電極；

S104、重復執行步驟S101至S103的方法完成多種具有不同功函數的金屬頂電極的制備。

優選地，步驟S2包括：

S201、通過溫度阻抗頻譜曲線獲得不同溫度下的不同金屬頂電極對應的等效晶粒電阻Rg；

S202、利用Ln(Rg)與1000/T線性關系擬合曲線求得金屬頂電極處載流子缺陷的勢壘差，Ln(Rg)表示等效晶粒電阻Rg取對數值，T表示溫度。

優選地，步驟S201包括：

S2011、測量不同溫度下不同頻率下的復阻抗數據；

S2012、進行復阻抗圓的擬合得到復阻抗圖譜；

S2013、基于復阻抗圖譜求取阻抗圓的半徑從而得到不同溫度下的等效晶粒電阻。

優選地，當金屬頂電極為探針結構時，通過測量相鄰的多個區域的溫度阻抗頻譜曲線獲得金屬頂電極處載流子缺陷的勢壘差。

優選地，待測鐵電薄膜表面功函數等于金屬頂電極的功函數加上對應的勢壘差。

優選地，所述鐵電薄膜為摻雜的氧化物鐵電薄膜、未摻雜的氧化物鐵電薄膜或有機的鐵電薄膜。