Med fremragende piezoelektriske og dielektriske egenskaber og en høj Curie-temperatur sammenlignet med andre piezoelektriske film, er bly zirconate titanate (PZT) film blevet brugt på mange områder, fra mikro-elektromekaniske systemer (MEMS) til ultralydssensorer til energiopsamlere, hvor det spiller en nøglerolle [1]. I processen med materialeforberedelse har, hvordan man kan forbedre ensartetheden og ydeevnestabiliteten af materialer, været en konstant forfølgelse af problemet.
Youcao Ma et al. [2] med succes integreret en mikron-tyk PZT-film på en 3-tommer siliciumwafer gennem en kombination af middeltemperatur magnetronsputtering og hurtig varmebehandling (RTP). Især ensartetheden af PZT-film på hele waferen efter RTP diskuteres, herunder forskellen i krystalorientering, overflademorfologi og elementsammensætning ved forskellige positioner.
Figur 1 illustrerer, at PZT-film har lignende (001) gitterorientering, overflademorfologi og elementfordeling på forskellige steder, hvilket indikerer, at RTP-behandling hjælper med at opnå ensartethed af PZT-film. Det kan konstateres, at før RTP-behandling kun Py-fasen i PZT-film og efter RTP-behandling optræder hovedsageligt (001) orienteret Pe-fase i PZT-film. Derudover viste overfladen af PZT-film behandlet med RTP tæt arrangerede søjleformede korn uden tydelige revner eller huller.
De dielektriske og ferroelektriske egenskaber af PZT-film på forskellige positioner på waferen efter RTP-behandling er vist, herunder relativ dielektrisk konstant, ferroelektrisk hysterese-sløjfe og dielektrisk tab. Blandt dem er overflademorfologien meget glat, og der er ingen tydelige defekter, hvilket indikerer, at PZT-filmen har en god overfladekvalitet. Den relative dielektriske konstant og dielektriske tab ændres med ændringen af det elektriske felt, hvilket viser en typisk ferroelektrisk sommerfuglring, som beviser, at PZT-film har gode ferroelektriske egenskaber. Polarisations-elektriske feltkurver viser også typiske ferroelektriske egenskaber, hvilket indikerer, at PZT-film har gode ferroelektriske egenskaber.
Derfor hjælper RTP-behandling med at forbedre mikrostrukturen og egenskaberne af PZT-film, så de har lignende (001) gitterorientering, overflademorfologi og elementfordeling på forskellige steder, hvilket er befordrende for at forbedre ensartetheden og ydeevnen af filmene.