高度(100)取向的BST薄膜及其高介电调谐率

用脉冲激光沉积法制备(Ba1-xSrx)TiO3 (x = 0.35,0.50简称BST35和BST50)介电薄膜.在650℃原位退火10 min,获得高度(100)取向柱状生长的晶粒.BST35薄膜的平均晶粒尺寸为50 nm,BST50薄膜的晶粒尺寸为150～200 nm.在室温和1 MHz条件下,BST35的最大εr和调谐率分别达到810 和76%,其介电调谐率高于国内外同类文献报道的数据;BST50的εr和调谐率最大分别达到875和63%.薄膜为(100)取向生长,因为薄膜沿平面c轴极化而产生应力,在电场作用下,而获得高介电调谐率.

富钛梯度(Ba_(0.6)Sr_(0.4))TiO_3薄膜的介电调谐性能研究

采用溶胶凝胶工艺,在Pt/Ti/SiO2/Si衬底制备了富钛(Ba0.6Sr0.4)TiO3(BST)薄膜和富钛梯度薄膜。利用X射线衍射(XRD)和扫描电镜(SEM)分析测定了BST的微结构和薄膜的表面形貌,研究了富钛含量和梯度结构对BST介电调谐性能的影响。结果表明富钛薄膜中析出了TiO2相,薄膜的介电常数、损耗和调谐量随着钙钛矿结构(ABO3)中A/B的增加而增加;当A/B为0.68时,有最小的介电损耗0.017;当A/B为1时,有最高的介电常数和调谐量,分别为592%和43.72%。而富钛梯度薄膜因TiO2的析出而丧失晶格不匹配应力的影响,在介电调谐性能上并没有表现出梯度薄膜的综合优异性能。

sol-gel法制备BST薄膜及介电调谐性能

采用sol-gel法制备了Ba0.6Sr0.4TiO3薄膜。探讨了溶胶中醋酸和乙二醇用量对BST晶化温度和物相的影响,配制出了晶化温度低且无杂相的BST溶胶,对比了退火升温速率对BST薄膜形貌的影响。发现在低速率升温条件下生长的薄膜致密、均匀一致,无气孔、裂纹。测试了薄膜的介电调谐性能,在室温1 MHz下,BST薄膜的εr、tanδ和T分别为592,0.025和42%。

K掺杂PST薄膜的制备与介电调谐性能

采用Sol-Gel法在Pt/TiO2/SiO2/Si基底上制备了多种不同组分的(Pb0.3Sr0.7)1-xKxTiO3(PST)(x=0,1 mol%,2.5 mol%,5 mol%)多层均匀薄膜,并研究了它们的介电调谐性能.发现掺杂后薄膜的晶型未改变,介电常数降低及介电损耗减小.1 MHz时,随K含量的从0增加至5mol%,薄膜的介电常数从841降低至539,而介电损耗由0.134减小到0.058,其微波介电综合性能改善.

Mg掺杂Ba(Zr_(0.25)Ti_(0.75))O_3薄膜的介电调谐性能

采用溶胶凝胶工艺,在Pt/Ti/SiO2/Si衬底制备了Mg掺杂Ba(Zr0.25Ti0.75)O3(BZT)薄膜.利用X射线衍射(XRD)和原子力显微镜(AFM)分析测定了物相微结构和薄膜表面形貌,研究了Mg掺杂含量对BZT微结构和介电调谐性能的影响.结果表明Mg掺杂BZT使薄膜表面粗糙度、晶粒尺寸、介电常量、介电损耗和调谐量都降低;5mol%Mg掺杂BZT薄膜有最大的优值因子为16.3,其介电常数、介电损耗和调谐量分别为289.5、0.016和26.8%.

溶胶-凝胶法制备钛酸镧铅薄膜及其介电调谐特性

在Pt(111)/Ti/SiO2/Si(100)衬底上,用溶胶-凝胶法制备出多晶(Pb(1-x)/100Lax/100)Ti(1-x/4)/100O3(x=28,简称PLT28)薄膜。PLT28薄膜的平均晶粒尺寸为25～30nm,薄膜均匀致密。PLT28薄膜在300kV/cm电场作用下,自发极化强度(Ps)、剩余极化强度(Pr)和矫顽场(Ec)分别为11.9μC/cm2、0.77μC/cm2和8.1kV/cm。在外加电场363kV/cm时,PLT28薄膜的相对介电常数与介电调谐率高达1242%和68.4%。

PLD法制备高介电调谐率的纳米晶BZT薄膜

用脉冲激光沉积工艺制备了Ba(ZrxTi1-x)O3(x=0.25,0.30简称BZT25和BZT30)介电薄膜。在650℃原位退火10 min,薄膜为(111)取向柱状生长的晶粒,取向度分别为0.45和0.75。BZT25和BZT30薄膜的平均晶粒尺寸分别为50 nm和60 nm。在室温、1 MHz和3×105 V/cm条件下,BZT25的最大εr和调谐率分别达到563和65%,BZT30的最大εr和调谐率分别达到441和57%。薄膜为(111)取向生长,主要是基于薄膜与底电极Pt界面层立方相结构Pt3Ti的诱导,即(111)Pt3Ti和(111)BZT的晶格匹配。

(Ba_(0.5)Sr_(0.5))TiO_3/LaNiO_3异质薄膜的介电调谐特性

用脉冲激光沉积工艺制备（Ba0.5Sr0．5）TiO3（简称BST）薄膜和（Ba0.5Sr0．5）TiO3／LaNiO3（简称BST／LNO）薄膜。在650℃原位退火10min，获得了（100）和（110）择优取向生长的BST和BST／LNO薄膜，薄膜晶粒呈柱状结构，BST薄膜和BST／LNO异质结构薄膜的晶粒尺寸分别为150～200nm和50～80nm。在室温和1MHz条件下，BST薄膜和BST／LNO异质结构薄膜的相对介电常数和介电调谐率分别达811和58．9%、986和60．1%；用LNO作底电极，可增益介电常数和介电调谐率。

多层结构钛酸锶铅薄膜及介电调谐与温度稳定性

在研究组分、溶胶浓度对钛酸锶铅（10ST）薄膜结构、介电、调谐性能等影响的基础上，设计一种以低损耗-高调谐-低损耗组分交替沉积的方法，研制了三明治多层结构的PST薄膜（PST20-40-20）．研究结果表明，这种三明治多层结构的薄膜表面致密，晶粒均匀，同时具有调谐率高、损耗低等特点，综合性能比单组分要好，其调谐率、优值分别为52和45．在20～100℃范围内调谐率变化幅度小于8％，提高了温度稳定性．

Mn掺杂PBST薄膜的溶胶-凝胶工艺制备及介电调谐性能

采用溶胶-凝胶工艺在Pt/Ti/SiO2/Si衬底上制备了Mn掺杂的钛酸锶铅钡PBST铁电薄膜.探讨了掺杂后PBST薄膜的微观结构及其铁介电性能.实验结果表明:随着Mn的掺杂量的增加,PBST薄膜的晶化质量变好,介电常数、介电损耗和调谐量均有减小的趋势,其优值因子有显著的提高.在测定频率为1MHz下,掺杂后的PBST薄膜介电常数和介电损耗呈下降趋势,薄膜的介电常数从未掺杂的1 250降低至掺杂后的610,同时介电损耗由0.095减小到0.033,当Mn为J4mol%时,有最小的介电损耗0.033,虽然调谐量不是最高的,但有最大的优值因子(FOM),其微波介电综合性能有所改善.

（Ba0.6Sr0．4）Ti1-xZnxO3薄膜的介电调谐性能

利用溶胶-凝胶法在Pt／TiO2/SiO2/Si衬底上制备了（Ba0．6Sr0．4）Ti1-xZnxO3（BSTZ）薄膜，用X射线衍射和扫描电镜分析测定了BSTZ的微结构和薄膜的表面形貌，研究Zn掺杂量对其介电调谐性能的影响，结果表明，随Zn含量的增加BSTZ物相无明显变化，其介电常数、调谐量先增加后降低，但介电损耗却先降低后增加。在室温1MHz下，1．5m01％Zn掺杂BSTZ薄膜有最大的调谐量54．26％；2．5mol％Zn掺杂BSTZ薄膜有最低的介电损耗0．0148和最大的优值因子30．3。

掺杂PST薄膜的制备与介电调谐性能研究

采用Sol-Gel法在Pt/TiO2/SiO2/Si衬底上制备了多种不同组分的(Pb0.3Sr0.7)1-xKxTiO3(PST)(x=0,1 mol%,2.5 mol%,5 mol%)多层均匀薄膜,并研究了它们的介电调谐性能。发现掺杂后薄膜的晶粒尺寸明显减小,介电常数降低及介电损耗减小。1MHz时,随K含量的从0增加至5mol%,薄膜的介电常数从841降低至539,而介电损耗由0.134减小到0.058,其微波介电综合性能改善。

(Pb_(0.3)Sr_(0.7))_(1-x)K_xTiO_3薄膜制备与介电调谐性能

采用溶胶-凝胶法在Pt/TiO2/SiO2/Si衬底上制备了多种不同组分的(Pb0.3Sr0.7)1-xKxTiO3(PST)(x=0,1 mol%,2.5 mol%,5 mol%)多层均匀薄膜,并研究了它们的介电调谐性能。发现掺杂后薄膜的相结构没有发生变化,晶粒尺寸明显减小,介电常数降低及介电损耗减小。1MHz时,随K含量从0增加至5mol%,薄膜的介电常数从841降低至539,而介电损耗由0.134减小到0.0576,其微波介电综合性能改善。

顺电态下掺铝钛酸锶钡陶瓷微结构和介电调谐性能

用传统的电子陶瓷工艺合成Ba_(0.6)Sr_(0.4)TiO_3(BST),研究Al_2O_3掺杂对钛酸锶钡陶瓷微结构、介电及调谐性能的影响.通过XRD及SEM的研究表明,Al^(3+)能够完全的进入到Ba_(0.6)Sr_(0.4)TiO_3晶格内部形成固溶体,同时陶瓷的结晶程度变好,颗粒大而均匀.陶瓷的介电损耗明显减小,介电常数有所降低,调谐率明显上升,其中,掺杂量为0.8wt％Al_2O_3时,陶瓷样品具有最佳的介电调谐性能.

硅片上集成高介电调谐率的柱状纳米晶BaTiO_(3)铁电薄膜

钛酸钡(BaTiO_(3))具有优异的介电、铁电、压电和热释电等性能,在微电子机械系统和集成电路领域具有广泛的应用。降低BaTiO_(3)薄膜的制备温度使其与现有的CMOS-Si工艺兼容,已成为应用研究和技术开发中亟需解决的问题。本研究引入与BaTiO_(3)晶格常数相匹配的LaNiO_(3)作为缓冲层,以调控其薄膜结晶取向,在单晶Si(100)基底上450℃溅射制备了结构致密的柱状纳米晶BaTiO_(3)薄膜。研究表明:450℃溅射温度在保持连续柱状晶结构和(001)择优取向的前提下,能获得相对较大的柱状晶粒(平均晶粒直径27 nm),一定残余应变也有助于其获得较好的铁电和介电性能。剩余极化强度和最大极化强度分别达到了7和43μC·cm^(-2)。该薄膜具有良好的绝缘性,在0.8 MV·cm^(-1)电场下,漏电流密度仅为10^(-5) A·cm^(-2)。其相对介电常数εr展现了优异的频率稳定性:在1 kHz时εr为155,当测试频率升至1 MHz,εr仅轻微降低至145。薄膜的介电损耗较小,约为0.01~0.03(1 kHz~1 MHz)。通过电容-电压测试,该薄膜材料展示出高达51%的介电调谐率,品质因子亦达到17(@1 MHz)。本研究所获得的BaTiO_(3)薄膜在介电调谐器件中有着良好的应用前景。

溶胶-凝胶法制备(Ba,Sr,Ca)TiO_3薄膜及其介电调谐性能分析

本文采用溶胶-凝胶法在Pt(111)/TiO2/SiO2/Si衬底上制备了(Ba0.6Sr0.4)1-xCaxTiO3(BSCT)(x=0,0.1,0.2,0.3,0.4)薄膜。XRD及SEM结果表明表明,薄膜结晶良好,形成单一的钙钛矿结构,没有明显的裂缝。薄膜厚度大约为500nm。从介电常数和直流偏压电场的关系曲线上并没有滞后现象,这说明BSCT薄膜处于顺电相。随着x的增加,薄膜的介电常数、介电损耗和调谐率都有所下降,而优值有所提高。J-V特性表明Ca的加入显著降低了薄膜的漏电流。

钛酸钡基介电调谐材料制备与性能研究进展

结合当前国内外介电调谐材料的研究进展,提出考虑各性能指标协调问题,从材料的配比、制备的工艺、性能的测试等因素着手,来获得性能优良的移相器用介电调谐材料。对钛酸钡(BaTiO3)基材料可通过取代、复合及流延工艺等改性技术,综合提高其性能,满足实际相控阵雷达应用需求。

MgSiO_3掺杂Ba_(0.4)Sr_(0.6)TiO_3陶瓷的介电调谐特性及微波性能(英文)

MgSiO3掺杂Ba0.4Sr0.6TiO3陶瓷具有Ba1-xSrxTiO3、(Ba,Sr)2TiSi2O8、Ba4MgTi11O27和Mg2TiO4多相结构。MgSiO3低掺量(质量分数≤10%)陶瓷样品具有条形晶粒和细晶粒组成的微结构;随着MgSiO3掺量增加,陶瓷样品形成晶粒细小、均匀的微结构;当MgSiO3掺量达到20%时,介电损耗峰出现强的频率弥散特性。随着MgSiO3掺量从5%增加到30%,样品的介电常数和介电可调率分别从582降低到42和17.7%降低到4.0%,而微波损耗从8.6×10-3增加到1.0×10-2。Raman光谱证实(Ba,Sr)2TiSi2O8相的存在,并导致材料微波损耗增加;同时约280 cm-1处的E(TO2)振动模随着MgSiO3掺量的增加而蓝移,导致材料介电常数降低。

改进Sol-Gel法制备Y掺杂BST薄膜表面结构及介电性能研究

通过在溶胶前驱液中添加聚乙烯吡咯烷酮和在底电极Pt上形成界面仔晶层,对溶胶-凝胶(Sol-Gel)法进行了改进,并以此在Pt/Ti/SiO2/Si上制备了钇(Y)掺杂和非掺杂的Ba0.6Sr0.4TiO3(BST)薄膜,研究了薄膜的表面结构和介电调谐性能.X射线光电子能谱表明,BST薄膜表面元素都以两种或三种化学态出现,一种对应钙钛矿结构,其余的对应非钙钛矿结构.和非掺杂相比,除了Ti2p外,Y掺杂对Ba3d、Sr3d和O1s具有明显的影响,Ba、Sr和O原子在非钙钛矿结构中的含量分别由41%、33%和51%减少到26%、29%和40%.扫描电镜和原子力显微镜表明,Y掺杂BST薄膜光滑致密、无裂纹和无缩孔.40V偏压和100kHz频率下的电压-电容曲线表明,Y掺杂提高了薄膜的介电调谐性能,调谐率大于43%、损耗0.0216及优化因子20.对Y掺杂改性机理也进行了讨论.

不同晶粒尺寸Mg掺杂(Ba_(0.6)Sr_(0.4))_(0.925)K_(0.075)TiO_3薄膜的直流场介电性能研究

采用溶胶凝胶工艺,在Pt/Ti/SiO2/Si衬底制备了Mg掺杂(Ba0.6Sr0.4)0.925K0.075TiO3(BSKT)薄膜。X射线衍射(XRD)和扫描电镜(SEM)分析测定了物相微结构和薄膜表面形貌,研究了Mg掺杂含量对BSKT晶粒尺寸和直流场介电调谐性能的影响,讨论了直流场介电损耗谱演变的原因。结果表明,Mg掺杂BSKT使薄膜表面粗糙度、晶粒尺寸、介电常量、介电损耗和调谐量都降低;在室温1MHz下,BSKT薄膜有最大的调谐量73.6%;6%(摩尔分数)Mg掺杂BSKT薄膜有最低的介电损耗为0.0088;发现直流场下薄膜的介电损耗谱演变一方面可能与薄膜的晶粒尺寸有关,另一方面也可能与测试温度有关。