可調(diào)BMN薄膜介電損耗機(jī)理研究.pdf

1、隨著電子技術(shù)的發(fā)展，微波電子系統(tǒng)對小型化、高性能微波器件的需求日益迫切?？烧{(diào)介質(zhì)薄膜的介電系數(shù)具有隨外加偏壓變化而變化的調(diào)諧特性，可以應(yīng)用該特性研制微波器件。立方焦綠石結(jié)構(gòu)的鈮酸鉍鎂Bi1.5Mg1.0Nb1.5O7（BMN）薄膜在外加偏壓下具有較高的介電調(diào)諧率，且其介電損耗小，利于制備性能優(yōu)異、品質(zhì)因數(shù)高的微波器件。因此，BMN在未來有廣闊的應(yīng)用前景。
　　本文使用射頻磁控濺射方法在Al2O3基片上制備BMN薄膜。本文采用損耗擬

2、合方法研究了BMN薄膜的介電損耗機(jī)理，進(jìn)而優(yōu)化BMN退火工藝，得到低損耗的BMN薄膜。另外，根據(jù)高頻下BMN薄膜的損耗行為，分析平行板電容結(jié)構(gòu)上電極尺寸對BMN薄膜損耗的影響，為后續(xù)低損器件制備提供參考。本文的主要研究結(jié)果如下：
　　1、通過介電損耗測試方法，分析低頻（40KHz-1MHz）、高頻（1GHz-6GHz） BMN薄膜的損耗行為，結(jié)合擬合數(shù)據(jù)，判定氧空位造成的帶電缺陷損耗機(jī)制是BMN薄膜的主要損耗機(jī)理。
　　2、

3、結(jié)合帶電缺陷損耗機(jī)制，優(yōu)化退火工藝，得到低損耗的BMN薄膜。沉積BMN薄膜后，退火時(shí)間延長至2小時(shí)，并通以純氧氣氛補(bǔ)償氧空位從而減少薄膜缺陷。1MHz測試頻率下，BMN薄膜損耗降至0.26％，且薄膜表面形貌得到明顯改善。
　　3、延長退火時(shí)間，增加退火氣氛中氧的含量對于BMN薄膜的介電調(diào)諧性能無明顯影響。本文制備出的BMN薄膜介電調(diào)諧率最大為19.1%。純氧氣氛下退火的BMN薄膜漏電流最小值為4×10-7A/cm2，薄膜耐壓性好，