鈦酸鍶鋇鐵電薄膜的溶膠-凝膠法制備及性能研究.pdf

1、鐵電材料由于具有良好的鐵電性、介電性、熱釋電效應(yīng)和壓電效應(yīng)等特性，被廣泛應(yīng)用于固態(tài)集成器件。隨著電子器件向小型化和高度集成化的發(fā)展趨勢(shì)，促進(jìn)了薄膜化和集成化器件的發(fā)展。在鐵電薄膜材料中鈣鈦礦相結(jié)構(gòu)鈦酸鍶鋇BaxSr1-xTiO3(BST)體系，具有介電常數(shù)高、介電非線性好、漏電流低和高溫下穩(wěn)定性好等優(yōu)勢(shì)，受到廣泛關(guān)注，但其介質(zhì)損耗較大。溶膠-凝膠法是制備BST薄膜一種重要的方法，但對(duì)于性能優(yōu)異的薄膜的獲得仍存在很多問題。研究表明通過系統(tǒng)

2、的研究薄膜的制備工藝，可以優(yōu)化其性能。因此，本文主要對(duì)比研究了Pechini法和醋酸鹽法制備BST溶膠的機(jī)理，BST薄膜的熱處理制度以及不同Ba/Sr比、厚度和Co摻雜對(duì)BST薄膜微觀結(jié)構(gòu)和性能的影響。論文主要完成的研究工作和取得的結(jié)果如下:
　　(1)通過采用Pechini法和醋酸鹽法制備澄清、穩(wěn)定的BST溶膠，探討了制備BST溶膠的機(jī)理。研究表明采用醋酸鹽法制備出的BST溶膠與襯底的潤(rùn)濕性好，制備出的薄膜表面均勻、致密、無(wú)裂紋

3、，晶粒生長(zhǎng)較好。
　　(2)研究了BST薄膜的熱處理制度，Ba/Sr比和厚度對(duì)其性能的影響。研究表明:在氧氣氣氛中，通過在400℃下熱分解30min，旋涂幾層后，在800℃下退火15min可以獲得微觀形貌較好的BST薄膜;BaxSr1-xTiO3(x=0.6，0.7，0.8，0.9)薄膜的居里溫度隨Ba含量的增加而升高;當(dāng)Ba0.8Sr0.2TiO3薄膜的厚度在160～378nm時(shí)，晶粒尺寸與厚度呈線性關(guān)系，隨著薄膜厚度增加，居里

4、溫度由于低介電常數(shù)層的影響發(fā)生了偏移，頻率一定時(shí)，Ba0.8Sr0.2TiO3薄膜的介電常數(shù)和介質(zhì)損耗隨厚度的增加而增大，晶粒尺寸在30～40nm，厚度為300nm的Ba0.8Sr0.2TiO3薄膜由于尺寸效應(yīng)在室溫以上不能獲得居里點(diǎn)。
　　(3)研究了Co含量對(duì)Ba0.8Sr0.2CoxTi1-x/2O3(x分別為0，0.5，1，3，5，10，BSCT)薄膜性能的影響。研究表明Co的加入降低了BSCT薄膜的介電常數(shù)和介質(zhì)損耗，但