PST（Pb-,x-Sr-,（1-x）-TiO-,3-）薄膜的制備及其微波調(diào)諧特性的研究.pdf

1、非線性電介質(zhì)材料，即材料的介電常數(shù)具有隨外加電場變化的非線性特性的材料，可用來制備電可調(diào)射頻/微波集成器件。順電相鈦酸鍶鋇(BST)材料以其具有高介電常數(shù)、低介電損耗、高調(diào)諧率、快反應(yīng)速度和好的抗擊穿能力而備受青睞，得到了廣泛的研究和應(yīng)用。近期，人們發(fā)現(xiàn)鈦酸鍶鉛(PST)塊體材料在具有較高可調(diào)性的同時，有相當(dāng)?shù)偷慕殡姄p耗。PST陶瓷在介電性能方面與BST陶瓷非常具有可比性，從而在近年內(nèi)展開對PST薄膜的研究工作。研究表明PST薄膜調(diào)諧率

2、提高的同時往往伴隨著損耗的上升和溫度穩(wěn)定性的下降。而介電損耗嚴(yán)重影響著調(diào)諧器件的插入損耗和移相/噪聲比，同時介電常數(shù)和調(diào)諧率隨溫度的變化使調(diào)諧期間對外界環(huán)境要求較高。因此，如何使調(diào)諧率、介電損耗和溫度穩(wěn)定性相互協(xié)調(diào)成了非線性介電薄膜微波調(diào)諧應(yīng)用的核心問題。本文采用溶膠-凝膠方法制備PbxSr1-xTiO3薄膜，研究了溶膠濃度，緩沖層以及薄膜異質(zhì)多層結(jié)構(gòu)對薄膜調(diào)諧率、介電損耗核溫度穩(wěn)定性之間的協(xié)調(diào)性的影響。 在對溶膠濃度對薄膜織構(gòu)

3、及性能影響的研究中發(fā)現(xiàn)，低溶膠濃度的PST薄膜明顯地呈現(xiàn)出柱狀生長結(jié)構(gòu)，而高濃度溶膠所制備的PST薄膜則呈層狀生長。隨著溶膠濃度的上升，薄膜的介電調(diào)諧率和介電損耗率都同時下降。由于下降幅度不同，溶膠濃度為0.35M的PST70薄膜在各薄膜中具有最高的優(yōu)值，其值為47。雖然低溶膠濃度薄膜的優(yōu)值相對較低，但表現(xiàn)出較高的溫度穩(wěn)定性，調(diào)諧率在測試范圍內(nèi)變化較小。 在此基礎(chǔ)上通過引入TiO2緩沖層來研究緩沖層及其厚度對溶膠濃度為0.35M

4、的PST70薄膜的性能的影響。研究發(fā)現(xiàn)TiO2緩沖層可有效降低薄膜的介電損耗，但同時也使其介電常數(shù)和調(diào)諧率明顯下降。TiO2緩沖層在一定程度上提高了PST薄膜的優(yōu)值，其中具有厚度為10mm的TiO2緩沖層的PST70薄膜的優(yōu)值在各薄膜中是最高的。TiO2緩沖層提高了薄膜的居里溫度點，并使其居里峰減弱。TiO2緩沖層可有效提高薄膜的溫度穩(wěn)定性，使薄膜調(diào)諧率隨溫度的變化率降低。 最后，用高調(diào)諧的PST60薄膜和低損耗的PST80薄膜