Ba_(0.65)Sr_(0.35)TiO_3陶瓷材料的制备及介电特性研究

采用溶胶-凝胶工艺制备了Ba0.65Sr0.35TiO3粉体,并利用微波烧结技术对粉体进行了合成和烧结,研究分析了样品的介电特性,并与传统制备工艺获得的样品进行了性能比较.实验结果表明,获得的Ba0.65Sr0.35TiO3粉体颗粒较细,其合成温度和烧结成瓷温度都较传统工艺有大幅度降低,分别为900和1310℃;可以获得晶粒尺寸在1μm以内的陶瓷;随晶粒的减小,材料的相对介电常数变化不大,而介电损耗大大降低.

Ba_(0.65)Sr_(0.35)TiO_3陶瓷的制备工艺及其介电性能研究

应用传统陶瓷制备工艺制备了Ba0.65Sr0.35TiO3陶瓷,探讨了制备Ba0.65Sr0.35TiO3陶瓷的最佳工艺条件.用激光粒度分布仪测试预烧粉料的粒度分布,用XRD衍射仪观察陶瓷的物相结构,用SEM观察陶瓷的显微结构,用Archimedes方法测量陶瓷的绝对密度,用低频阻抗分析仪测试陶瓷的介电性能.实验结果表明:应用传统陶瓷制备工艺获得结构致密、性能优良的Ba0.65Sr0.35TiO3陶瓷的最佳工艺条件为:1050℃预烧2h,1390℃烧结2h.此工艺条件下制备的陶瓷的介电常数约为4200,介电损耗约0.002,密度为5.4631g cm3.

微波烧结法制备Ba_(0.65)Sr_(0.35)TiO_3热释电陶瓷

采用溶胶 凝胶工艺制备了 (Ba,Sr)TiO3 凝胶 ,并利用微波烧结技术对粉体进行了合成和烧结 ,获得了晶粒尺寸在 1μm以内的Ba0 .65Sr0 .3 5TiO3 热释电陶瓷 .对样品的介电特性和热释电特性进行了测试 ,分析了微波烧结工艺对材料电性能的影响 .实验结果表明 :该工艺可将钙钛矿相的合成温度由 110 0℃降低至 90 0℃ ,并在 1310℃烧结2 5min获得细晶粒的Ba0 .65Sr0 .3 5TiO3 ,其热释电系数和介电常数与传统陶瓷相差不大 ,从而材料的热释电响应优值因子要比传统方法获得的样品提高了近 1倍 .

化学溶液法制备的Ba_(0.9)Sr_(0.1)TiO_3薄膜的结构及光学特性研究

采用高度稀释的前驱体溶液在LaNiO3 (LNO)薄膜上沉积了Ba0 .9Sr0 .1TiO3 (BST)薄膜 .X 射线衍射分析表明BST薄膜呈高度的 (10 0 )择优取向 .原子力显微镜测量发现制备的BST薄膜具有大的晶粒尺寸 80～ 2 0 0nm .用椭偏光谱仪测量了光子能量为 0 .7～ 3.4eV范围内BST薄膜的椭偏光谱 ,用Cauchy模型描述BST薄膜的光学性质 ,获得了BST薄膜的光学常数谱和禁带宽度Eg=3.36eV .

溶胶-凝胶法制备(Ba,Sr)TiO_3薄膜的新技术路线研究

碳酸钡和碳酸锶是无机盐化工基础原料,钡、锶的醇盐或醋酸盐都需通过其碳酸盐制备而得,本文探索了一种有利于降低成本的新实验路线和更为原子经济的新工艺。直接采用碳酸盐为原料,采用 sol gel法制备了 Ba0.8 Sr0.2 TiO3 (BST)薄膜;并利用 X射线衍射(XRD)、原子力显微镜(AFM)和X射线光电子能谱分析(XPS)等对 BST 薄膜的晶体结构和表面形貌及化学组态进行了分析。结果表明,利用碳酸盐代替醋酸盐为原料,采用 sol gel 技术制备 BST 铁电薄膜,能制备出均匀清澈的溶胶;所制备的 BST薄膜均匀致密,几乎为全钙钛矿结构。化学组态分析也表明所制备的薄膜中的钡、锶、钛、氧 4 种元素都以钙钛矿相结构中各元素相应的化学态存在。

(Ba_(0.5)Sr_(0.5))TiO_3铁电薄膜的制备工艺及电学性质研究

采用溶胶 凝胶方法制备出纯立方钙钛矿相、介电性能和漏电流特性良好的 (Ba0 .5Sr0 .5)TiO3 铁电薄膜 .研究发现 ,随着烧结温度的升高 ,(Ba0 .5Sr0 .5)TiO3 薄膜纯度和结晶度增高 ,介电常数提高 ,漏电流密度降低 .在 75 0℃进行保温 1h热处理的薄膜性能较好且稳定 :在室温下测得薄膜介电常数为 2 5 0 ,介电损耗为 0 .0 30 ,漏电流密度为 6 .9× 10 -8A/cm2 .较高的介电常数、较低的漏电流密度可能源于良好的纯度和结晶度 .进一步研究表明 ,薄膜导电遵从空间电荷限制电流机制 .

Ba_(0.64)Sr_(0.36)TiO_3薄膜的介电与热释电性能的研究

应用溶胶 -凝胶工艺在Pt/SiO2 /Si(10 0 )衬底上制备了Ba0 .6 4Sr0 .36 TiO3薄膜 ,研究了薄膜的结构与电学性能。实验结果表明 :Ba0 .6 4·Sr0 .36 TiO3薄膜经 70 0℃热处理 1h ,薄膜呈现出钙钛矿结构。当测试频率为 2 0 0Hz时 ,薄膜的介电常数和损耗因子分别为 5 92和 0 .0 2 8。在40℃时 ,Ba0 .6 4Sr0 .36 TiO3薄膜存在一扩散铁电 -顺电相变。在室温 (2 5℃ )、10 0kHz条件下测试薄膜的C -V特性得到一“蝶形”曲线 ,表明Ba0 .6 4Sr0 .36 TiO3薄膜在室温下处于铁电相 ,且当直流偏压从 -5V增至 + 5V期间 ,薄膜电容由 495 pF增至 110 8pF。热释电性能测试结果表明 :室温下Ba0 .6 4Sr0 .36 TiO3薄膜的热释电系数为 1860 μC/(m2 ·K) ,材料的优值为 3 7.4μC/(m3·K) ,这些结果表明 :应用溶胶 -凝胶工艺制备的Ba0 .6 4Sr0 .36

改进水热法制备Ba_(0.5)Sr_(0.5)TiO_3薄膜及其表征

采用改进水热法(金属Ti片与等浓度的Ba2+,Sr2+强碱性溶液于250℃水热反应5h,然后经过600℃,0.5h烧结处理)制备了单一立方相的Ba0.5Sr0.5TiO3薄膜。制备的Ba0.5Sr0.5TiO3薄膜通过XRD,SEM和XPS进行表征分析。结果表明:600℃下经过0.5h烧结处理的Ba0.5Sr0.5TiO3薄膜结晶更完整;同时,制备的Ba0.5Sr0.5TiO3薄膜表面吸附有OH,经过10min刻蚀处理后,吸附的OH能谱峰消失。

Ba_(0.8)Sr_(0.2)TiO_3薄膜的溶胶-凝胶法制备及表征

采用溶胶-凝胶法在Si和Pt/Ti/SiO2/Si衬底上制备钙钛矿结构的Ba0.8Sr0.2TiO3（BST）薄膜。对其前驱体干凝胶进行热重与差热（TG-DSC）分析，以此确定薄膜的热处理工艺。分别采用X射线衍射（XRD）、扫描电子显微镜（SEM）、原子力显微镜（AFM）和B1500A半导体器件分析仪对薄膜性能进行表征。结果表明：800℃下在氧气气氛中退火15 min可以得到结晶度良好、致密度较高的纯钙钛矿相BST薄膜，其对应的晶粒尺寸和均方根粗糙度分别为30~40 nm和5.80 nm。薄膜厚度为160~378 nm时，BST薄膜的介电常数和介质损耗随薄膜厚度的增加而增大。厚度为300 nm的BST薄膜的介电常数由于尺寸效应随温度升高单调降低，且居里温度在室温以下。

溅射工艺参数对Ba_(0.5)Sr_(0.5)TiO_3薄膜沉积速率和介电性能的影响

铁电/介电BST(B axS r1-xT iO3)薄膜在微电子学、集成光学和光电子学等新技术领域有广泛的应用前景。用射频磁控溅射方法制备了厚约700 nm的B a0.5S r0.5T iO3薄膜,采用A l/BST/ITO结构研究了溅射功率、溅射气压、O2/(A r+O2)比和基片温度对上述BST薄膜沉积速率和介电性能的影响,并根据这些结果分析了较优的工艺条件,同时用XRD、XPS和SEM研究了薄膜的晶相、组成和显微结构。

快速热处理对(Ba,Sr)TiO_3薄膜晶化行为的影响

采用射频溅射法在Si(111)基片上制备了(Ba,Sr)TiO3(BST)薄膜,并对制备的薄膜进行了快速退火热处理。采用X射线衍射和原子力显微镜分析了退火温度、退火时间和加热速度对BST薄膜晶化行为的影响。研究结果表明,BST薄膜的晶化行为强烈依赖于退火温度、退火时间和加热速度。BST薄膜的结晶度随退火温度的升高而提高。适当的热处理可降低BST薄膜的表面粗糙度,BST薄膜的表面粗糙度随退火温度的升高经历了一个先降低后增大的过程,但退火后BST薄膜的表面粗糙度都小于制备态薄膜的表面粗糙度。BST薄膜的晶粒尺寸随退火温度的升高经历了一个先增大后减小的过程。随退火时间的延长,BST薄膜的特征衍射峰越来越强,薄膜的晶化程度越来越高。随退火时间的延长,BST薄膜的晶粒尺寸和表面粗糙度也经历了一个先增大后减小的过程。BST薄膜的晶粒大小主要由退火温度决定。高的升温速率可获得较小的晶粒。

Ba_(0.7)Sr_(0.3)TiO_3铁电薄膜的弥散相变特征及有序微畴

Ba0.7Sr0.3TiO3铁电薄膜的介电温谱呈现弥散相变的特征，相对介电常数与温度呈现平方关系．TEM观察表明，10nm量级微畴随机分布在晶粒中,选区电子衍射（SAED）揭示微畴区存在1／2｛201｝超点阵，Ba2+、Sr2+离子层在[001]方向的交替排列可以描述该超点阵.

(Ba,Sr)TiO_3铁电薄膜制备技术及其研究进展

(Ba,Sr)TiO3(简称BST)铁电薄膜较传统的铁电材料有高介电常数、高击穿场强、快响应速度、居里温度可调等优点,在DRAM、微波调节器等领域具有广阔的发展前景,是目前国际上新型功能材料研究的热点之一。通过对铁电薄膜及其制备技术研究新进展的综合评述,就BST的微观结构、性能及应用,深入分析BST铁电薄膜主要制备技术的优缺点,指出了目前铁电薄膜及其制备技术研究中应注意的问题。

Ba_(0.5)Sr_(0.5)TiO_3铁电薄膜的微弧氧化成膜研究

以0.2 mol/L Ba(OH)2+0.2 mol/L Sr(OH)2溶液为电解液,采用微弧氧化法,在Ti板表面原位生长铁电薄膜,并对薄膜的物相构成、元素分布情况、截面结构及介电性能进行表征。结果表明:该工艺下制备的薄膜主要由四方相Ba0.5Sr0.5TiO3构成,薄膜致密层内,Ba,Sr,Ti和O元素分布都较均匀,但在微弧氧化孔洞附近存在含量波动;该薄膜在1 kHz下的介电常数较优,为411.3。最后对微弧氧化沉积铁电薄膜的成膜过程进行了分析,提出了微弧氧化过程中可能存在的化学反应。

衬底材料对Ba0.6Sr0.4TiO3薄膜介电性能的影响

采用脉冲激光沉积系统分别在LaAlO_3(001)和MgO(001)衬底上沉积了Ba_(0.6)Sr_(0.4)TiO_3(BST)薄膜,以Pt做电极分别构架了Pt/BST/MgO和Pt/BST/LaAlO_3叉指电容器。利用X射线衍射仪、原子力显微镜和Aglient E4980LCR表分别对两种薄膜的结构、表面形貌和介电特性进行表征。研究发现:两种衬底都可以实现BST(001)薄膜的外延生长,MgO和LaAlO_3衬底上BST薄膜的晶粒尺寸分别为52 nm和42 nm。在室温40 V偏置电压下,Pt/BST/MgO和Pt/BST/LaAlO_3的调谐率分别为39.68%和29.55%,最低损耗分别为0.029和0.053。这说明衬底材料的晶格常数不同,最终导致了BST薄膜介电性能的不同。

射频磁控溅射参数对Ba_(0.7)Sr_(0.3)TiO_3薄膜结构和性能的影响(英文)

采用射频磁控溅射法在Pt/TiO2/SiO2/Si(100)衬底上制备了Ba0.7Sr0.3TiO3薄膜,研究了工作气压、衬底温度等溅射参数对Ba0 .7Sr0.3Ti O3薄膜结构和电学性质的影响。使用XRD分析了工作气压为2Pa、衬底温度分别为200 ℃、400 ℃、600 ℃(组a) ,以及衬底温度为600 ℃、工作气压分别为1.5Pa、2.0Pa、2.5Pa、3.0Pa和5 .0Pa (组b)两组薄膜的微结构,结果表明工作气压在2.5Pa以下、衬底温度为600℃时沉积的薄膜具有较好的钙钛矿结构。在1.5Pa条件下溅射的薄膜具有明显的(111)择优取向。在2.5Pa时,Pt/Ba0.7Sr0.3TiO3/Pt电容有最优铁电性能,在外加4 V电压(电场为80 kV/cm)下,剩余极化(Pr)和矫顽场(Ec)分别为2.32μC/cm2、21.1 kV/cm。

Ba_(0.5)Sr_(0.5)TiO_3铁电薄膜的微弧氧化制备工艺

用分析纯Ba(OH)2.8H2O和Sr(OH)2.8H2O配制电解液(浓度各为0.2 mol/L),采用微弧氧化技术在工业纯钛板(99.5%)表面原位生成BaxSr(1-x)TiO3铁电薄膜。对不同电流密度、电流频率和反应时间条件下获得的薄膜进行表征,研究了各因素对薄膜物相构成、表面形貌和表面粗糙度的影响。结果表明:所得薄膜均主要由四方相Ba0.5Sr0.5TiO3构成;电流密度为20 A/dm2、电流频率为100 Hz、反应时间为10 min时,所得薄膜最平整、致密、表面粗糙度值最小,且微弧氧化孔洞分布最均匀,测得该薄膜在1 kHz条件下的介电常数为411.3。

以LaNiO_3为电极在Si衬底上生长的(Ba,Sr)TiO_3薄膜的结构和介电性质

利用射频磁控溅射技术,在传导的钙钛矿型的LaNiO3电极上生长了(Ba,Sr)TiO3薄膜。为了研究生长温度对(Ba,Sr)TiO3薄膜结晶程度的影响,沉积过程中选择了100℃-700℃的衬底温度。在300℃的较低生长温度时,薄膜由无定型相开始转变为多晶相;当生长温度增加到500℃以上时,薄膜呈现出高度的(h00)取向。利用扫描电子显微镜(SEM),可以看到在600℃时,薄膜的表面形貌光滑而且致密。另外,随着生长温度的提高,薄膜的相对介电常数(rε)因为结晶性的改善快速增大;在500℃以上时增加得比较小。薄膜在600℃以上时,其介电损耗低于0.02。同时研究了不同生长温度条件下薄膜的电容-电压特性,薄膜的调谐率随着结晶性的改善获得了极大的提高,这主要是薄膜介电常数增大的结果。

Sr_(0.5)Ba_(0.5)TiO_3/La_(0.5)Sr_(0.5)CoO_3双层薄膜的微观结构

采用脉冲激光沉积法在(001)LaAlO_3衬底上制备了Sr_(0.5)Ba_(0.5)TiO_3/La_(0.5)Sr_(0.5)CoO_3薄膜,利用透射电子显微镜对薄膜的微观结构进行了研究。结果表明,底电极La_(0.5)Sr_(0.5)CoO_3在LaAlO_3衬底上外延生长并形成立方-立方取向关系。不同于块体结构,LSCO薄膜发生了结构转变,形成一种氧缺位有序调制结构。整个薄膜由大量取向畴组成,其中包含一些层错与反相畴界等缺陷。生长温度为500℃时,Sr_(0.5)Ba_(0.5)TiO_3薄膜为柱状多晶结构;当温度升高至820℃时,薄膜为缺陷较少的单晶结构。

Fe掺杂对Ba_0.5Sr_0.5TiO_3薄膜微观结构与电学性质的影响研究

笔者利用射频磁控溅镀法在Pt/SiO2/Si(100)基板上制备出Fe掺杂量分别为0、0.5%、1.0%、2.0%、3.0%及5.0%的Ba0.5Sr0.5TiO3薄膜,并讨论了Fe掺杂含量对其微观结构结与电学性质的影响。由XRD分析可知,Fe掺杂对Ba0.5Sr0.5TiO3薄膜的晶体结构并无较大的影响;从SEM结果则可得出,微量Fe掺杂时薄膜较为致密,且晶粒大小较一致。电性结果表明,掺Fe薄膜的相对介电常数和电容均呈现下降趋势,且Fe掺杂含量分别为0.5%、1.0%及2.0%时薄膜具有较小的漏电流密度。