鈦酸鍶鋇薄膜介電非線性特性研究.pdf

1、本文通過(guò)研究薄膜界面和BST(Ba1-xSrxTiO3)膜層兩個(gè)方面的因素（如：界面過(guò)渡層的厚度、介電系數(shù)和電導(dǎo)，BST膜層的厚度、晶粒尺寸、晶界構(gòu)型和擇優(yōu)取向等），來(lái)尋找可以提高和優(yōu)化 BST薄膜非線性的途徑，并開(kāi)展了高可調(diào)率 BST非線性薄膜的制備實(shí)驗(yàn)。完成的工作主要有以下幾個(gè)方面：
　　采用三層介質(zhì)電容器模型，對(duì)各層介質(zhì)中不同時(shí)刻的電場(chǎng)分布情況，進(jìn)行了求解和模擬。發(fā)現(xiàn)當(dāng)頻率較高時(shí)，界面過(guò)渡層對(duì)薄膜樣品性能的負(fù)面影響變得尤為顯

2、著。
　　研究了BST膜層厚度與薄膜表觀介電系數(shù)以及可調(diào)率之間的關(guān)系，分析了BST膜層厚度影響薄膜表觀介電性能的幾種可能的機(jī)理。研究表明：“BST膜層厚度的增加，使得兩個(gè)界面過(guò)渡層在整個(gè)樣品中所占的比例降低”是薄膜厚度影響樣品表觀介電性能的主要機(jī)理之一。
　　研究了晶粒尺寸與薄膜表觀介電系數(shù)以及可調(diào)率之間的關(guān)系，分析了晶粒尺寸影響薄膜表觀介電性能的幾種可能的機(jī)理。研究表明：在晶粒還沒(méi)有生長(zhǎng)到彼此接觸的階段，晶粒尺寸對(duì)BST膜

3、層表觀介電系數(shù)影響的主要機(jī)理是“晶相增多，而非晶相減少”。
　　分析了非線性特性曲線的幾種相關(guān)現(xiàn)象（如：C-V曲線兩翼不對(duì)稱現(xiàn)象，C-V曲線水平偏移現(xiàn)象，電滯回線垂直偏移現(xiàn)象、電滯回線寬度變化等）并針對(duì)各現(xiàn)象，給出了解釋，或開(kāi)展了實(shí)驗(yàn)研究。
　　采用傳統(tǒng)陶瓷工藝，制成了三組摻有不同量 CaO，Al2O3和SiO2混合雜質(zhì)的BST靶材，并對(duì)靶材進(jìn)行了XRD、SEM和EDS分析。分析表明：當(dāng)摻雜量為1mol％時(shí)，BST的結(jié)晶良好

4、，且可以觀測(cè)到雜質(zhì)在晶界區(qū)域的聚集；當(dāng)摻雜量為3mol%時(shí)，BST的結(jié)晶受到明顯的影響；當(dāng)摻雜量為5mol%時(shí)，BST的結(jié)晶受到嚴(yán)重的影響。通過(guò)對(duì)比未摻雜BST陶瓷靶材與摻雜BST陶瓷靶材的晶界構(gòu)形，發(fā)現(xiàn)：在未摻雜BST陶瓷靶材中，許多三晶粒交界處存在三角形氣孔；在摻雜BST陶瓷靶材中，這種氣孔的數(shù)量大大減小。
　　采用摻雜量為1mol%的BST靶材，制備了具有(220)擇優(yōu)取向的摻雜BST非線性薄膜，并對(duì)該薄膜進(jìn)行了SEM、XR