微波調(diào)諧鈦酸鍶鋇薄膜及其新型摻雜系列薄膜的性能研究.pdf

1、鈦酸鍶鋇(BaxSr1-xTiO3,簡稱BST)薄膜因其優(yōu)異的介電性能而成為可以替代鐵氧體和半導(dǎo)體的微波調(diào)諧材料,而溶膠-凝膠法(Sol-gel)是制備BST薄膜最普遍最實(shí)用的方法,但Sol-gel法制備的BST薄膜結(jié)構(gòu)疏松、表面裂紋嚴(yán)重、縮孔明顯等,從而制約了BST薄膜的應(yīng)用,為此,本論文通過改性工藝和成分摻雜制備了一系列BST薄膜,并利用XRD、SEM、XPS等現(xiàn)代材料分析手段對薄膜進(jìn)行了表征,同時(shí)利用各種測試手段測試了薄膜的介電調(diào)

2、諧性能,最終制備出優(yōu)異介電調(diào)諧性能的BST薄膜,并就有關(guān)工藝、成分、結(jié)構(gòu)、性能之間的關(guān)系規(guī)律進(jìn)行了討論。 首先,在BST溶膠中加入適量的聚乙烯吡咯烷酮(PVP),有效地解決了Sol-gel法BST薄膜常見的裂紋和結(jié)構(gòu)疏松問題,制備出光滑、致密、無裂紋的BST薄膜。研究發(fā)現(xiàn),PVP對BST薄膜的影響與其含量、中間熱處理形成仔晶層、熱處理?xiàng)l件、薄膜厚度等密切相關(guān),獲得了在40V偏壓下介電調(diào)諧率為45.1％及介電損耗為0.0187的薄

3、膜。 其次,嘗試了Sol-gel法BST薄膜的復(fù)合摻雜,包括鈰、釔的復(fù)合摻雜和交替摻雜,獲得了介電調(diào)諧率高和介電損耗低的BST薄膜。結(jié)果表明,薄膜表面成分表現(xiàn)為鈣鈦礦結(jié)構(gòu)和非鈣鈦礦結(jié)構(gòu),摻雜有利于前者的增加和后者的減少,共同摻雜效果更好。測試表明,1mol％的釔和鈰交替摻雜,介電調(diào)諧率、介電損耗、優(yōu)值因子分別達(dá)56.9％、0.0241、23.6;1mol％釔和鈰復(fù)合摻雜分別達(dá)49.4％、0.0255、19.4。同時(shí),還顯示良好的