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《異質(zhì)緩沖層鈦酸鍶鋇薄膜介電調(diào)諧協(xié)調(diào)性的研究》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在學(xué)術(shù)論文-天天文庫。
1、上海大學(xué)碩士學(xué)位論文異質(zhì)緩沖層鈦酸鍶鋇薄膜介電調(diào)諧協(xié)調(diào)性的研究姓名：朱偉誠申請學(xué)位級別：碩士專業(yè)：材料物理與化學(xué)指導(dǎo)教師：孟中巖20070201上海大學(xué)碩士學(xué)位論文摘要鈦酸鍶鋇(Bal。SrxTi03，BST)是典型的非線性電介質(zhì)材料。其交變小信號介電常數(shù)較大，并隨外加直流偏壓的改變而變化顯著，因而有望成為電可調(diào)射頻／微波集成器件的關(guān)鍵材料。然而，大量研究表明調(diào)諧率提高的同時往往伴隨著損耗的上升，介電損耗嚴重影響著調(diào)諧器件的插入損耗和移相／噪聲比，因此高調(diào)諧與低損耗間的矛盾是制約非線性介電薄膜微波調(diào)諧應(yīng)用的核心問題。本文采用異質(zhì)緩沖層和摻雜改性的
2、方法，保持薄膜較高調(diào)諧率的同時顯著降低介電損耗，提高BST薄膜介電調(diào)諧的協(xié)調(diào)性。此外本文探討了(Ba+Sr)／Ti比對薄膜介電性能的影響，首次探索了n基片上BST薄膜的制備科學(xué)，優(yōu)化LaNi03(LN0)緩沖層厚度和BST晶化溫度，提高了BsT幾NO爪復(fù)合結(jié)構(gòu)介電性能。本文采用脈沖激光沉積法(PLD)在Pt／Ti／Si02／Si襯底上制備BST薄膜，研究TMgO緩沖層厚度對BST薄膜介電及調(diào)諧性能的影響。M90緩沖層有效阻擋了BST薄膜和Pt底電極間的界面擴散，抑制界面非晶相(PtO。)的生成，提高BST薄膜的擇優(yōu)取向。薄膜的介電損耗和漏電流密度
3、隨MgO厚度的增加顯著降低，然而薄膜介電常數(shù)和調(diào)諧率也相應(yīng)減小。優(yōu)化緩沖層厚度可以提高薄膜調(diào)諧率、損耗和漏電流的協(xié)調(diào)性，MgO為10nlil的BST薄膜調(diào)諧率、損耗和優(yōu)值分別為30．1％，O．009和33．4(1MHz，300kY／cm)，漏電流為1．8×104～cm2(300kV／cm)，綜合性能較無緩沖層BST薄膜有明顯的提高。在此基礎(chǔ)上，本文研究了BS”Mgoooam)薄膜的Fe、Cr摻雜改性。適量Fe摻雜能有效抑制氧空位的施主行為，降低薄膜的漏電流密度和介電損耗，提高薄膜的優(yōu)值。0．4m01％Fe摻雜BST／MgO(10am)薄膜調(diào)諧率、
4、損耗和優(yōu)值分別為30．7％，O．007和43．2(1MHz，300kV／cm)。適量Cr摻雜能增強薄膜(111)擇優(yōu)取向，薄膜表面形貌呈現(xiàn)“三角形”晶粒，斷面織構(gòu)從“塊狀”轉(zhuǎn)變?yōu)椤爸鶢睢苯Y(jié)構(gòu)，并在降低漏電流和介電損耗的同時能在一定程度上提高薄膜的調(diào)諧率。1．0t001％Cr摻雜的樣品調(diào)諧率、損耗和優(yōu)值分別為32．6％、O．006和54．3(1MHz，300kV／era)，漏電流僅為5．5x10’3A／era2(300kV／era)，絕緣場強顯著增大。該樣品在高電場下的調(diào)諧率、損耗和優(yōu)值分別達到了51．6％、O．0066和78．2(IMHz，600
5、kV／cm)．V上海大學(xué)碩士學(xué)位論文其綜合性能較未摻雜的樣品有大幅度的提高。就摻雜改性的效果而言，Cr摻雜優(yōu)于Fe摻雜，1．0m01％Cr摻雜BST／MgO薄膜有望在微波調(diào)諧器件領(lǐng)域獲得應(yīng)用。本文采用溶膠凝膠法在Pt／Ti／Si02／Si村底上沉積了不同(Ba+Sr)／Ti計量比的BST薄膜，討論了非化學(xué)計量比薄膜的介電調(diào)諧性能。(Ba+Sr)／Ti比在O．87．1．oo范圍的BST薄膜調(diào)諧率和損耗協(xié)調(diào)性較好。此外，本文首次探索了鈦襯底(Ti)上溶膠凝膠法制備BST薄膜的工藝過程。BST薄膜與Ti襯底問的晶格失配和熱失配較大，在空氣中熱處理時薄膜
6、與襯底易發(fā)生互反應(yīng)。通過優(yōu)化uqO緩沖層厚度和BST熱處理工藝，薄膜的結(jié)晶性顯著改善，介電調(diào)諧性能提高，介電損耗降低。LNO緩沖層厚度為150nm，BST晶化溫度為700oC的薄膜調(diào)諧率和損耗分別為32．8％、O．022(1MHz，250kV／cm)，介電綜合性能與s01．gel法在Pt底電極Si襯底上制備的BST薄膜具有可比性。關(guān)鍵詞：BST，緩沖層，摻雜，介電損耗，調(diào)諧率VI上海大學(xué)碩士學(xué)位論文AbstractBariumstrontiumtitanate(as’nthinfilmshaveattractedmuchattentionfora
7、pplicationsasfrequencyagilemicrowaveelectronicdevices，duetoitslargedielectricnonlinearity(permittivityvselectricfielddependence)．However,theimprovementofdielectrictunabilityisusuallyaccompaniedbyhi曲dielectricloss(tan6>O．01)．Moreover，thedielectriclossofthinfilmsismuchhiperthan
8、theirbulkcounterparts，resultingintheincreaseoftheinsertionlossanddec
