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_(0.65)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.

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 .

(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。

熔盐合成技术制备片状(Sr,Ba)TiO_3晶粒

以KCl为助熔剂,采用熔盐合成技术制备片状(Sr,Ba)TiO3晶粒,研究不同前驱体及反应方式对产物相组成和形貌的影响。结果表明:BaO与片状SrTiO3反应可获得以(Sr,Ba)TiO3为主相的产物,产物相在SrTiO3表面无规则析出且非取向长大,经烧结后形成片状多晶团聚体;片状Sr3Ti2O7与BaO和TiO2反应所得产物也以(Sr,Ba)TiO3为主,同时生成少量(Sr,Ba)3Ti2O7相,产物中除片状(Sr,Ba)TiO3晶粒外,还通过Sr2+置换由BaO与TiO2反应所得块状BaTiO3晶粒中的Ba2+、以及反应物溶解?反应?析出生成许多块状和无规则状小晶粒;对于两步合成工艺,Sr3Ti2O7先与BaO反应可得到片状(Sr,Ba)3Ti2O7,与TiO2二次反应后得到片状(Sr,Ba)TiO3晶粒;由于此方式没有生成块状BaTiO3这一过程,产物中非片状晶粒数量大幅度减少。

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 .

铈掺杂Ba_(0.1)Sr_(0.9)TiO_3的改性研究

铈掺杂Ba0.1Sr0.9TiO3陶瓷有着较高的介电常数和较低的压敏电压,但其烧结温度高,烧结成功率低,非线性系数小。用ZnO和过量TiO2加以改性,研究表明:适量TiO2起到了烧结助剂的作用,可将样品的烧结温度降低到1325℃,提高了样品烧结率,钛与锶的最佳物质的量比为5∶3;ZnO作为受主掺杂剂将样品的非线性系数提高到10以上,降低了介电损耗,其最佳的掺杂量为0.7%(摩尔分数)。最后用扫描电镜分析了掺杂ZnO样品的微观形貌。

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_(0.64)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

(Ba,Sr)TiO_3基电容器陶瓷的制备及介电性能

在对BaTiO3基电容器陶瓷掺杂改性的实验基础上就改善(Ba,Sr)TiO3电容器陶瓷介电性能做了大量实验研究.经测试结果分析表明,(Ba,Sr)TiO3基电容器陶瓷最佳烧结温度为1 350℃,由此温度烧结可获得最高介电常数为11 784及介电损耗为0.100的优质电容器陶瓷.结合陶瓷的显微结构SEM照片分析,探讨了添加Sr2+,Ca2+,Zr4+及稀土Dy3+离子对改善(Ba,Sr)TiO3基电容器陶瓷介电性能的机理.

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。

La^(3+)掺杂对(Sr,Ba,Ca)TiO_3基压敏陶瓷结构和性能的影响

采用常规固相法制备(Sr,Ba,Ca)TiO3基压敏陶瓷。用Nb5+离子取代Ti4+离子,Mn作受主掺杂元素的前提下,系统研究了稀土离子La3+施主掺杂对压敏陶瓷结构和性能的影响。结果表明,当La2O3=0.4%(摩尔分数)时,(Sr,Ba,Ca)TiO3基压敏陶瓷可获得良好的电性能:其压敏电压V10mA=11.19V,非线性系数α=2.93,电容C=31.16nF,介电损耗tanδ=0.43%,压敏电压温度系数KV10mA=0.1%/℃。

钕掺杂对(Ba0.6Sr0．4)TiO3／MgO陶瓷结构和性能的影响

采用X射线衍射、扫描电镜及介电性能测试,研究了Nd掺杂对42%(Ba0.6Sr0.4)TiO3/58%MgO(质量分数)复相陶瓷微结构和低频介电性能的影响。结果表明,添加0%～0.6%Nd2O3的材料均由(Ba,Sr)TiO3和MgO两相组成,不含其他物相。随着Nd2O3掺杂量的增加,材料的晶粒尺寸变大,晶粒结合更加紧密。适量的Nd2O3掺杂可以获得适中的介电常数和较高的介电可调度,并使材料的介电损耗显著改善。0.4%(质量分数)的Nd2O3掺杂使材料的居里温度从-24.6℃迅速降低至-79.2℃,并改善了材料的温度稳定性。这时材料具有很好的介电性能,室温下(约25℃),100 kHz时介电常数为103.0,介电损耗为0.0005,2 V.μm-1偏置电场下样品的介电可调度为9.15%(10 kHz),能够满足移相器的应用要求。

退火温度对Ba_(0.7)Sr_(0.3)TiO_3陶瓷介电性能的影响

通过传统固相法制备了Ba_(0.7)Sr_(0.3)TiO_3陶瓷,并对其在1000、1100、1200℃进行退火处理2 h,研究了在不同退火温度下,Ba_(0.7)Sr_(0.3)TiO_3陶瓷的相结构、微观形貌和介电特性。结果表明,随退火温度的升高,陶瓷的结晶度、晶格参数和晶粒尺寸均增加,而致密度和介电特性先增加后减小,其中1100℃退火2 h的致密度和介电特性最优,而1200℃退火2 h的陶瓷微观组织出现了晶粒的异常长大现象,导致其致密度和介电性能下降。

中温烧结(Ba、Sr)TiO_3电容器陶瓷

采用常规电容器陶瓷制备工艺 ,借助正交设计实验法研究了在配方对中温烧结 (12 0 0℃ ) (Ba,Sr)TiO3 (BST)基陶瓷介电性能的影响 ,得到了影响BST基陶瓷介电性能的主次因素以及各因素水平影响其性能的趋势 ,同时得到介电常数最大的配方和介质损耗最小的配方 ,得到了综合性能最佳的适合单片电容器和独石电容器的中温烧结 (12 0 0℃ )BST基陶瓷基方 ,它具有中介 (ε≥ 2 195 )、低损耗 (tanδ≤ 0 .0 15 5 )和高耐压 (大于 4 .5Mv/m)。探讨了各组分对BST基陶瓷介电性能的影响机理 。

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.

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.

外延Ba_(1-x)Sr_xTiO_3薄膜的Sol-Gel法制备及其电性能研究

以 Ba(CH3COO) 2 、Sr(CH3COO) 2 和 Ti(OC4 H9) 4为原料 ,以乙二醇甲醚为溶剂、冰乙酸为催化剂 ,应用溶胶 -凝胶技术在 Pt/ Mg O(10 0 )衬底上成功地制备了处延生长 Ba0 .6 5Sr0 .35Ti O3薄膜。 XRD和 SEM分析结果表明 ,该薄膜在 O2 气氛中 6 5 0°C热处理 1h后 ,其 (0 0 1)面是沿着 Pt(10 0 )和 Mg O(10 0 )面外延取向生长的 ,其平均晶粒大小为 4 8.5 nm。电性能测试结果表明 ,当测试频率为 10 k Hz时 ,其介电常数和损耗因子分别为 4 80和 0 .0 2。电滞回线测试结果表明 ,外延生长 Ba0 .6 5Sr0 .35Ti O3薄膜的剩余极化为 2 .8μC/ cm2 ,其矫顽场为 5 2 k V/ cm。