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新型铁电薄膜底电极TiN的结构与电性能研究
1.引言
铁电材料由于其具有良好的电学、光学、磁学性质等，被广泛应用于新型电容器、非易失存储器、压电等组件中。而铁电材料的电性能受到底电极的影响较大，因此研究适用于铁电材料的底电极也变得愈加重要。本文研究了一种新型铁电薄膜底电极TiN的结构与电性能。
2.TiN底电极的制备及结构表征
本实验采用磁控溅射法在p-Si（001）晶片上制备了厚度为50nm的TiN薄膜底电极。通过扫描电子显微镜（SEM）观察，发现TiN薄膜表面比较平整，没有明显的表面粗糙度。使用X射线衍射（XRD）分析TiN薄膜的结构，结果显示TiN薄膜是一个具有fcc结构的晶体，晶格常数为4.24Å。我们还使用了原子力显微镜（AFM）进行表面形貌的观察，结果表明TiN薄膜的表面平整度很高，均方根粗糙度约为0.8nm，适合作为铁电薄膜的底电极。
3.TiN底电极的电学性能研究
为了研究TiN底电极对铁电薄膜电性能的影响，我们采用了宽频谱交流阻抗分析（EIS）和伏安特性测试技术。实验结果表明TiN底电极对铁电薄膜的极化过程产生了显著的影响。在较小的电场下，铁电薄膜的电容值较小，且极化方向稳定，但随着电场强度增加，电容值增大，电荷迁移增加，导致极化方向出现反转。这是因为TiN底电极的较高电导率和低介电常数提供了较好的电荷传输通道，促进了铁电薄膜的极化和消极化过程。
4.结论
本实验采用磁控溅射法成功制备了50nm厚的TiN薄膜底电极，并对其进行了结构和电学性能的研究。实验结果表明，TiN底电极具有极好的电导率和低介电常数，能够有效地促进铁电薄膜的极化和消极化过程，适用于铁电材料的底电极。因此，TiN薄膜底电极具有广泛的应用前景。