二元交替摻雜鈦酸鍶鋇薄膜生長(zhǎng)行為研究.pdf

1、近幾十年里，各種薄膜材料層出不窮，鈦酸鍶鋇薄膜(BST)作為其中重要的一支，已取得重大研究成果。本論文采用改進(jìn)溶膠-凝膠(Sol-Gel)法制備BST薄膜。Sol-Gel法可用來制備大面積薄膜，其速度快、成本低、精度高、成分易控制。同時(shí)，在溶膠中添加聚乙烯吡咯烷酮(PVP)可防止薄膜出現(xiàn)開裂等問題，有效改善薄膜結(jié)構(gòu)和介電性能。生長(zhǎng)過程在很大程度上決定薄膜的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)，因此，生長(zhǎng)研究對(duì)薄膜材料而言，是最為基本和最為重要的部分，目前，對(duì)交替

2、摻雜薄膜的生長(zhǎng)行為和方式研究還很少涉及。本論文首先建立薄膜理論生長(zhǎng)模型，然后通過XRD和 AFM等測(cè)試手段，驗(yàn)證薄膜實(shí)際生長(zhǎng)行為與理論模型之間的異同，最后對(duì)薄膜逐層進(jìn)行介電性能分析，探討薄膜生長(zhǎng)模式與介電性能之間存在的基本聯(lián)系。主要內(nèi)容有：
　　1.建立薄膜生長(zhǎng)模型。以現(xiàn)有理論和經(jīng)驗(yàn)為依據(jù)，建立Mg/K、K/Mg、Mg/Mg、K/K和BST/BST五類薄膜理論生長(zhǎng)模型。模型主要從厚度和濃度變化入手，模擬薄膜生長(zhǎng)行為和方式，分析各類

3、型薄膜綜合性能的優(yōu)劣。
　　2.薄膜實(shí)際生長(zhǎng)行為。本論文以1％濃度為主體，5%濃度進(jìn)行優(yōu)化對(duì)比，薄膜厚度為八層，利用XRD和AFM進(jìn)行表面形貌測(cè)試。研究表明，隨厚度增加， K/Mg交替(110)衍射峰和表面形貌均呈現(xiàn)波浪狀交替變化，表面粗糙度減?。籑g/K交替(110)衍射峰向高角度移動(dòng)，表面粗糙度增大；K和 Mg單摻(110)衍射峰向小角度移動(dòng)，晶粒尺寸和粗糙度增大；純BST薄膜(110)衍射峰向高角度移動(dòng)，表面形貌較差。

4、>　　3.薄膜生長(zhǎng)行為的驗(yàn)證與優(yōu)化。Mg/K交替厚度較小時(shí)，具有較高的介電調(diào)諧率，隨厚度增加，介電調(diào)諧率和介電損耗均有所下降；K/Mg交替厚度較小時(shí)，調(diào)諧率較低，隨厚度增加，調(diào)諧率呈現(xiàn)波浪狀交替變化規(guī)律，與XRD和AFM測(cè)試相一致，八層時(shí)表現(xiàn)最優(yōu)的綜合介電性能；K單摻具有較高的調(diào)諧率和損耗，其綜合介電性能一般；Mg單摻具有較好的綜合介電性能；與純 BST薄膜相比，單摻和交替摻雜薄膜具有更好的綜合介電性能。通過生長(zhǎng)與介電性能的研究可知：薄