脈沖激光沉積法制備鈦酸鍶鋇復(fù)合物薄膜及其介電性能的研究.pdf

1、鈦酸鍶鋇(BaxSr1-xTiO3, BST)是鐵電材料體系中有著優(yōu)良介電性能的一種材料，其介電常數(shù)高、介電損耗小、熱釋電系數(shù)高、介電可調(diào)諧性好、居里溫度可隨Ba/Sr比值的變化而改變等特點(diǎn)，而被廣泛應(yīng)用于可調(diào)諧微波器件、紅外熱成像探測(cè)器、動(dòng)態(tài)隨機(jī)存儲(chǔ)器、雷達(dá)移相器等領(lǐng)域。隨著微電子技術(shù)的發(fā)展以及薄膜制備工藝的不斷提高，體積小且高度集成的微型器件開(kāi)始受到人們的廣泛關(guān)注，BST薄膜器件因其優(yōu)異的電學(xué)和光學(xué)性能而有著廣闊的應(yīng)用前景，但現(xiàn)階段

2、其介電損耗高和漏電流密度大等缺點(diǎn)限制了其發(fā)展。
　　為了得到介電性能優(yōu)異的鈦酸鍶鋇復(fù)合薄膜，本文主要研究了以下內(nèi)容并將研究成果進(jìn)行簡(jiǎn)單介紹：
　　1.采用固相合成法制備了致密的Ba0.6Sr0.4TiO3(BST)、Bi1.5Mg1.0Nb1.5O7(BMN)陶瓷靶材，并進(jìn)行了XRD表征證明了其為純相的多晶結(jié)構(gòu)；在制備BMN靶材的過(guò)程中，為了防止樣品受熱不均勻和Bi元素的揮發(fā)，本文采用埋粉燒結(jié)和過(guò)量配比綜合的方法成功制備了致

3、密且純相的BMN靶材。
　　2.本文采用了脈沖激光沉積(PLD)技術(shù)在Pt襯底上制備成膜質(zhì)量高的純BST薄膜、BST/BMN/BST三層復(fù)合膜及BMN/BST不同比例厚度的雙層復(fù)合膜，通過(guò)改變不同沉積條件，如襯底溫度、沉積氧分壓等，探究了制備工藝條件對(duì)薄膜的生長(zhǎng)質(zhì)量和電學(xué)性能的影響。
　　3.對(duì)不同制備條件下生長(zhǎng)的薄膜對(duì)比分析發(fā)現(xiàn)，不同的溫度與氧壓對(duì)薄膜的結(jié)晶程度和表面形貌有明顯的影響。在不同襯底溫度下制備BST薄膜，通過(guò)電

4、學(xué)性能測(cè)試發(fā)現(xiàn)在溫度為700°C時(shí)BST薄膜的介電性能最好；改變沉積氧壓制備BMN/BST雙層薄膜，在氧壓為15 Pa的條件下BMN/BST雙層復(fù)合膜的介電性能最好。
　　4.對(duì)BST薄膜和BST/BMN/BST三層復(fù)合膜進(jìn)行XRD、AFM表征和電學(xué)性能測(cè)試，發(fā)現(xiàn)將BMN層插入BST體相內(nèi)制成三明治結(jié)構(gòu)可以有效降低介電損耗，雖然調(diào)諧從69.8％降到了26.7%，但品質(zhì)系數(shù)(FOM)卻從34.9增加到44.5；同時(shí)，三層復(fù)合膜的漏電