金属有机化学汽相淀积生长铁电薄膜材料和金属有机化学汽相淀积生长TiO_2薄膜气敏传感器

1.成果内容简介：(1)金属有机化学汽相淀积生长铁电薄膜材料：用自制的低压金属有机化学汽相淀积(MOCVD)设备在Si衬底上成功地生长了锆钛酸铅(PZT)铁电薄膜，材料结构是PZT/Pt/粘附层/SiO_2/Si，用SAWYER-TOWER方法观察到了电滞回线，并用所得材料研制了铁电薄膜电容，通过实验证明了该电容成功地实现了断电后不挥发的信号存储。(2)金属有机化学汽相淀积生长TiO_2薄膜气敏传感器材料：用MOCVD方法生长了有市场需求踊跃的TiO_2薄膜气敏材料，它具成本低、做成器件的附加值较高；器件可在常温下工作、功耗低；易于推广至大规模工业生产等特点。 2.关键技术：成功地控制了薄膜组分，使之达到了合同指标，并具有了铁电性能；成功地试制了新的粘附层，使底电极更加牢固可靠。 3.技术指标：锆钛酸铅铁电薄膜。TiO_2薄膜气敏传感器材料：用该材料制成的Pt/TiO_2/Si薄膜气敏传感器可在室温下工作，能检测氧气和氢气，功耗大大低于1mW。 4.经济、社会、环境效益及推广应用前景：用金属有机化学汽相淀积(MOCVD)方法生长铁电薄膜，生长速率快，薄膜组分容易控制，取向性好，又不存在表面损伤问题，淀积工艺与常规的半导体集成电路工艺相兼容。因此，从大规模应用的角度来考虑，用MOCVD技术来生长铁电薄膜更有竞争力。因此，研究用途广泛的铁电薄膜材料，利用与硅集成电路技术相兼容的MOCVD技术，进一步开发铁电薄膜器件，实现断电后的不挥发存储，不仅可以在新兴的计算机等支柱产业上缩短与世界水平的差距，在军事、国防、民用等诸多领域都是有其深远意义的。金属有机化学汽相淀积生长TiO_2薄膜气敏传感器材料可制成室温条件下工作的传感器，不需加热，功耗很低，且体积小，重量轻，灵敏度高，可广泛用于空调系统、汽车尾气、仓库、煤矿、化工等各种需要检测的氧气和氢气的场合，具有很好的应用价值和市场前景。 5.成果转化的可行性：金属有机化学汽相淀积生长铁电薄膜材料：试制的铁电薄膜电容已经成功地实现了断电后的不挥发存储，可以直接封装成器件使用。如果把铁电薄膜直接排版在集成电路芯片上，做成集成铁电存储器，就可以用于计算机等领域，使断电后信息不消失这一设想成为可能，其作用和意义是不可估量的。金属有机化学汽相淀积生长TiO_2薄膜气敏传感器材料：气敏传感器是现代传感器技术中的一个重要领域。开发的TiO_2薄膜气敏传感器材具有以下特点：器件可在常温下工作，不需加热，功耗很低，具有广泛的实际应用价值；成本低，做成器件网附加值很高；易于推广到工业生产。由于采用金属有机化学汽相淀积(MOCVD)方法直接在硅片上生长薄膜材料；与现有的硅集成电路技术相兼容，除了生长材料用的MOCVD设备需再投入外，其余均可利用现有的集成电路工艺设备，一般的元件、器件工厂可利用现有条件进行生产。
同济大学
李杰;赵鸣;薛伟辰;王婷;何涛;谢强;陈隽;周黎黎;史学涛;杨枫