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《Sol-Gel法高介電調(diào)諧PST薄膜的制備與研究》由會(huì)員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在學(xué)術(shù)論文-天天文庫(kù)。
1、浙江大學(xué)碩士學(xué)住論文摘要鐵電材料具有優(yōu)良的介電、壓電、鐵電、熱釋電、電光、聲光及非線性極化等特性，在多種領(lǐng)域有著廣泛的用途。利用其非線性極化特性能制備微波可調(diào)元器件，如相控陣天線上的移相器，諧振器，濾波器等。就微波可調(diào)介電材料而言，目前研究較多、性能較好的主要是鈦酸鍶鋇(BST)及其摻雜系列，其可調(diào)性一般在50％左右，介電損耗在lO-2量級(jí)上，綜合反映材料可調(diào)性的優(yōu)值一般在300以下。最近Cross等發(fā)現(xiàn)鈦酸鍶鉛(PST)具有較高可調(diào)性和相當(dāng)?shù)偷慕殡姄p耗。其還是一種互溶性較好的鈣鈦礦鐵電材料，其居里點(diǎn)溫度T
2、?？奢^容易地調(diào)至室溫附近，介電溫度系數(shù)較大，是一種非常適用于電場(chǎng)調(diào)節(jié)元件的材料。與BST相比，特別作為薄膜材料，PST的鐵電l臨界尺寸較小，晶化溫度較低，制備工藝與Si微電子工藝兼容，更能夠滿(mǎn)足高性能的Si基集成電路的需要，對(duì)推動(dòng)現(xiàn)代器件發(fā)展的小型化和集成化具有十分重要的意義。PST研究目前還處于起步階段，尤其對(duì)薄膜的研究更少，薄膜的性能還遠(yuǎn)未達(dá)到期望值。本工作對(duì)溶膠凝膠法制備PST薄膜及其性能進(jìn)行了較為詳細(xì)的研究，獲得了性能優(yōu)越的PST薄膜。本文全面綜述了微波可調(diào)鐵電薄膜材料的研究發(fā)展，總結(jié)了溶膠凝膠技術(shù)
3、在制備此類(lèi)材料中的應(yīng)用，簡(jiǎn)要介紹了鐵電材料微波可調(diào)的基本原理及其應(yīng)用。本文采用溶膠一凝膠技術(shù)在ITO基板上成功制備了性能優(yōu)越的多晶鈦酸鍶鉛薄膜材料。證實(shí)TN用溶膠凝膠法制各PST薄膜的鈣鈦礦晶相形成過(guò)程及晶相含量受制備過(guò)程及晶相形成時(shí)離子的活性所控制。通過(guò)快速熱處理方法，在凝膠分解過(guò)程中得到的高活性離子直接形成晶相，可以在較低的溫度下形成晶相及得到相應(yīng)更多的晶體含量。約在500。C己開(kāi)始形成晶相，相應(yīng)要降低約50。C。在600。C下的晶相含量比同溫度下保溫?zé)崽幚肀∧ぴ黾蛹s14％。發(fā)現(xiàn)了改變PST體系中的Pb
4、／Sr比例，樣品的晶化溫度會(huì)隨之發(fā)生變化。Pb／Sr為80／20時(shí)的薄膜晶化溫度至少比Pb／Sr為20／80時(shí)下降50。c以上。同時(shí)，隨著Pb含量的不斷增加，薄膜中的晶體含量不斷提高。當(dāng)Pb的含量超過(guò)Sr的含量時(shí)，室溫下的晶體結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，由原來(lái)的立方相結(jié)構(gòu)變成四方相結(jié)構(gòu)，也即居里點(diǎn)溫度隨Pb的含量增加而提高，鉛和鍶的含量相等時(shí)居里點(diǎn)出現(xiàn)在室溫附近。控制鉛含量可以控制一定溫度下的結(jié)構(gòu)狀態(tài)，可以有目的的控制使用溫度附近有較高的介電溫度系數(shù)，達(dá)到改善介電調(diào)諧性能的目的。浙江大學(xué)碩士學(xué)位論文獲得了高可調(diào)性和高優(yōu)值
5、的薄膜。Pb04Sro6Ti03薄膜室溫下的可調(diào)諧量在100kHz以下頻率范圍可達(dá)到約83％r85％，且隨頻率的變化可調(diào)性基本維持在這一范圍，變化不大。薄膜的介電損耗隨頻率增高到100kHz而逐漸下降，并有隨頻率升高而繼續(xù)下降的趨勢(shì)，在100kHz頻率下Pbo4Sro6Ti03薄膜的介電損耗約在O．4~O．016。在提高頻率后有望更低。薄膜的優(yōu)值FOM在100kHz頻率下可高達(dá)600以上。并有望隨頻率的增大而進(jìn)一步提高。關(guān)鍵詞：鈦酸鍶鉛，薄膜，Sol—Gel，介電調(diào)諧II浙江大學(xué)碩士學(xué)位論文Abstract
6、TheFerroelectricmaterialsfortheirexcellentdielectric，piezoelectric，ferroelectric，pyroelectric，electro—opficial，phonon·opticandnonlinearpolarizationpropertieshavebeenwidelyappliedinmanyfieldsespeciallyinmicrowavetunabledevices，suchasphaseshifterinphasedarra
7、yantenna,resonantorandfilteretc．Asfarasmicrowavetunabledielectricmaterials，Bariumstrontiumtitanate(BST)anditsdopedserieshavebeeninvestigatedintensively，whichhaveabout50％tunability．Theirdielectriclossisabout10～，andfigureofmerit(FOM)islessthan300．Recently,Cr
8、ossetc．foundthatleadstrontiumtitanate(PST)hasbiggertunabilityandlowerloss，besidesthis，PSTisaperovskiteferroelectricmaterialwhichhasgoodsolidsolution．BecauseoftheexpedientmodulationofcurietemperatureTctoroomte
