با خواص پیزوالکتریک و دی الکتریک عالی و دمای کوری بالا در مقایسه با سایر فیلمهای پیزوالکتریک، فیلمهای تیتانات سرب زیرکونات (PZT) در بسیاری از زمینهها، از سیستمهای میکرو الکترومکانیکی (MEMS) گرفته تا حسگرهای اولتراسونیک گرفته تا جمعکنندههای انرژی، مورد استفاده قرار گرفتهاند. نقش کلیدی [1]. در فرآیند آمادهسازی مواد، چگونگی بهبود یکنواختی و پایداری عملکرد مواد، پیگیری دائمی این مشکل بوده است.
یوکائو ما و همکاران [2] با موفقیت یک فیلم PZT با ضخامت میکرون را از طریق ترکیبی از کندوپاش مگنترون با دمای متوسط و عملیات حرارتی سریع (RTP) روی ویفر سیلیکونی 3-اینچی ادغام کرد. به طور خاص، یکنواختی فیلم PZT روی کل ویفر پس از RTP مورد بحث قرار میگیرد، از جمله تفاوت جهتگیری کریستال، مورفولوژی سطح و ترکیب عنصر در موقعیتهای مختلف.
شکل 1 نشان میدهد که فیلمهای PZT جهتگیری شبکه، مورفولوژی سطح و توزیع عنصر مشابه (001) در مکانهای مختلف دارند، که نشان میدهد درمان RTP به یکنواختی فیلمهای PZT کمک میکند. می توان دریافت که قبل از درمان RTP، تنها فاز Py در فیلم PZT، و پس از درمان RTP، فاز Pe گرا عمدتاً (001) در فیلم PZT ظاهر می شود. علاوه بر این، سطح فیلمهای PZT که توسط RTP تیمار شدهاند، دانههای ستونی کاملاً مرتب بدون شکاف یا سوراخهای آشکار را نشان میدهد.
خواص دی الکتریک و فروالکتریک فیلم های PZT در موقعیت های مختلف روی ویفر پس از عملیات RTP نشان داده شده است، از جمله ثابت دی الکتریک نسبی، حلقه هیسترزیس فروالکتریک و از دست دادن دی الکتریک. در این میان، مورفولوژی سطح بسیار صاف است و هیچ عیب آشکاری وجود ندارد که نشان دهنده کیفیت سطحی فیلم PZT است. ثابت دی الکتریک نسبی و تلفات دی الکتریک با تغییر میدان الکتریکی تغییر می کند و یک حلقه پروانه فروالکتریک معمولی را نشان می دهد که ثابت می کند فیلم های PZT خواص فروالکتریک خوبی دارند. منحنی های میدان قطبی-الکتریکی نیز ویژگی های فروالکتریک معمولی را نشان می دهند، که نشان می دهد فیلم های PZT خواص فروالکتریک خوبی دارند.
بنابراین، عملیات RTP به بهبود ریزساختار و خواص فیلمهای PZT کمک میکند، به طوری که آنها دارای جهتگیری شبکه (001)، مورفولوژی سطح و توزیع عنصر در مکانهای مختلف هستند که به بهبود یکنواختی و عملکرد فیلمها کمک میکند.