利用Ba0.65Sr0.35RuO3缓冲层制备高热释电系数的Ba0.65Sr0.35TiO3薄膜

采用射频(RF)溅射,在Ba0.65Sr0.35TiO3(BST)薄膜和Pt/Ti/SiO2/Si衬底之间,制备10 nm厚的Ba0.65Sr0.35RuO3(BSR)缓冲层,研究了BSR缓冲层对BST薄膜结构和性能的影响.与没有加BSR缓冲层的BST薄膜相比,BSR缓冲层可以使BST薄膜呈高度a轴择优取向生长,改善了薄膜的介电常数,降低了薄膜的漏电流密度,使其热释电系数达到7.45×10-7 C·cm-2·K-1.这表明利用BSR缓冲层可以制备高热释电性能的BST薄膜.     

沉积温度和退火处理对Ba0.5Sr0.5TiO3介电性能的影响

采用射频磁控溅射法在ITO/Corning1737玻璃基片上制备了用于无机EL绝缘层厚约700nm的Ba0.5Sr0.5TiO3介电薄膜,研究了沉积温度和退火处理对薄膜介电性能的影响.实验表明,随着沉积温度的升高,薄膜的介电常数、介电损耗、正反向漏电流密度增加,击穿场强下降.对于在500℃下沉积的薄膜在550～700℃、1.8×10-2Pa氧气氛中进行30min退火处理,结果发现在550℃和600℃下热处理介电损耗有所改善,其它参数都劣化;在650℃和700℃下热处理介电常数显著增加,其它性能都变差.     

丝网印刷B-Li玻璃掺杂Ba0.5Sr0.5TiO3厚膜介电性能研究

钛酸锶钡(BST)陶瓷材料在外置偏压直流电场作用下,具有高的介电可调性,可以广泛地应用于电可调陶瓷电容器以及无源可调微波器件的设计与开发.通过B-Li玻璃的有效掺杂,实现BST陶瓷材料与Ag、Cu贱金属电极材料的低温友好烧结,是发展混合集成厚膜电路的技术要求.主要采用丝网印刷工艺,在Al2O3陶瓷衬底上,制备了B-Li玻璃掺杂的Ba0.5Sr0.5TiO3厚膜材料,并对其最佳烧结温度、物相结构、显微形貌以及介电性能进行了研究.结果表明,B-Li玻璃掺杂的Ba0.5Sr0.5TiO3厚膜材料在950℃可以实现低温烧结,得到了厚度为20μm的均匀致密厚膜材料;相比于BST陶瓷块体材料,5%(质量分数)B-Li玻璃掺杂BST厚膜的居里峰发生了明显的弥散和宽化,介电常数显著降低;在室温和10kHz频率下,其介电常数为210,介电损耗为0.0037,介电可调性可达15%以上,可以适用于厚膜混合集成电路与可调器件的设计和开发.     

溅射工艺参数对Ba0.5Sr0.5TiO3薄膜沉积速率和介电性能的影响

铁电/介电BST(BaxSr1-xTiO3)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Ba0.5Sr0.5TiO3薄膜,采用Al/BST/ITO结构研究了溅射功率、溅射气压、O2/(Ar 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.     

CaRuO3电极对(Ba,Sr)TiO3薄膜的介电特性的影响

在Pt(111)/Ti/SiO2/Si(100)衬底上,用脉冲激光沉积工艺分别制备出了(110)外延取向生长的(Ba0.65Sr0.35)TiO3/CaRuO3(BST/CRO)异质结构薄膜;BST/CRO异质结构薄膜由纳米晶团簇组成,最大的团簇晶粒达500 nm,平均晶粒尺寸在60～80 nm,薄膜厚度为650 nm.BST/CRO异质结薄膜均为表面平滑和致密结构.BST/CRO异质结薄膜的介电常数和介电调谐率分别高达851和78.1%.与纯BST薄膜比较,用CRO作电极,增益介电常数与介电调谐率.     

Ba0.6Sr0.4TiO3薄膜的微结构及铁电性能研究

采用射频磁控溅射法制备了Ba0.6Sr0.4TiO3(简称BST)薄膜材料,研究了BST薄膜的组成、晶体结构、表面形貌及介电性能.介电偏压特性曲线和电滞回线都表明其具有铁电性,厚度为500 nm、晶粒尺寸为30 nm的BST薄膜,介电系数电压变化率(介电调谐率)为29.4%,矫顽场强(EC)约为12.1 kV/cm,并讨论了介电偏压特性曲线和电滞回线之间的联系,解释了电滞回线不对称的原因.     

Nb元素对Ba0.5Sr0.5NbzTi1-zO3薄膜结构与性能的影响

采用溶胶-凝胶法制备了Ba0.5Sr0.5NbzTi1-zO3薄膜（Nb=0-4．12mol％）,采用HPAgilent 429A阻抗分析仪等测试方法研究了微量元素铌对Ba0.5Sr0.5NbzTi1-zO3（BSNT）薄膜介电性能的影响。当Nb分别为0-4．12m01％时,相对介电常数占,降低而介质损耗tanδ均得到了改善,当测试频率为1kHz,tanδ由0．09降低到0．067;居里温度Tm逐渐移向低温;在测试频率2．0-10MHz范围内,εr、tanδ均能表现出较好的频散特性。采用XRD、TEM等测试方法分析了薄膜的结构特征。薄膜为四方钙钛矿晶体结构,但Nb的溶入改变了晶胞参数的c／a比,减小了薄膜的晶粒尺寸,提高了薄膜的致密度。     

Sol-Gel制备Ba1-x Srx TiO3系铁电薄膜的介电、调谐性能*

用sol-gel工艺制备Ba1-xSrxTiO3系铁电薄膜（1－x=0.3,0.5-0.9)。实验证实,在制备溶胶过程中,提高加热温度能有效增加BST薄膜的介电调谐百分率。室温下,100kHz,各组分薄膜的介电常数（ε）和介电调谐百分率（Tunability%)均呈现较高的值。其中,Ba0.8Sr0.2TiO3的介电常数和调谐百分率达到最大分别为：678和39％,比国际上同类文献报道的数据高。BST的ε－E曲线呈良好的单值函数关系。介电温谱出现明显宽化,调谐曲线峰值点对应的温度较居里温度低20－30℃,本文并对上述现象作出解释。     

水基溶胶-凝胶法制备Ba0.5Sr0.5TiO3薄膜及其介电性能研究

本文研究了一种以水为溶剂的Ba0．5Sr0.5TiO3（BST）液体源溶液，并用Sol－Gel技术制备出BST薄膜，实验中，对水基BST液体源浓缩凝胶进行了DTA／TGA分析，XRD谱分析显示，BST膜呈现纯钙钛矿相结构．从SEM电镜照片可以看到，BST薄膜厚度均匀一致，650℃热处理20min后，晶粒大小为200nm左右．性能测试结果表明，介电性能与膜厚有关，厚度为1250的BST薄膜具有较优良的介电性能，当测试频率为1kHz时，介电常数为330，介电损耗为0.043左右．     

Ba0.5Sr0.5 TiO3薄膜、Ba0.1Sr0.9 TiO3/YBa2 Cu3O7-δ异质薄膜的制备及介电性能研究

铁电钛酸锶钡(BSTO)薄膜具备十分优越的铁电/介电性能,在可调谐微波器件和动态随机存储器(DRAM)方面显示出十分诱人的应用前景.而YBa2Cu3O-δ(YBCO)高温超导薄膜作为其电极引入,明显降低了微波损耗,能够大大优化器件的性能.本文针对微波器件性能要求对比了各种常用基片的性能参数,描述了目前BSTO薄膜与BSTO/YBCO异质薄膜制备中存在的问题以及薄膜介电性能测试表征方法.利用脉冲激光沉积(PLD)技术成功制备出结构完整和质量较高的Ba0.5Sr0.5TiO3薄膜.同时,在1.2°斜切LaAlO3基片上研制有Ba0.1Sr0.9TiO3/YBa2Cu3O7-δ异质双层膜,在1MHz频率、77K温度条件下,其介电常数为1200,介电损耗为0.0045,±30V直流偏压时可调性达到60%,在液氮温度下表现出良好的应用前景.     

Co掺杂对Ba0.6Sr0.4TiO3薄膜介电性能的影响

利用溶胶凝胶工艺在Pt/TiO2/SiO2/Si衬底上制备了Co掺杂量为0～10%(摩尔分数)的(Ba0.6Sr0.4) Ti1-xCoxO3薄膜.研究了薄膜的结构、表面形貌、介电性能与Co掺杂量的关系.薄膜的介电损耗随着Co含量的增加而减少,在摩尔含量10%时达到最小值0.0128.FOM值在摩尔含量为2.5%达到最大值20,它的介电常数、介电损耗和调谐量分别为639.42、0.0218、43.6%.     

（Pb1-xSrx）TiO3系薄膜铁电性能的工艺因素研究

钛酸锶铅((Pb1-xSrx)TiO3)薄膜是一种重要的铁电薄膜,应用潜力很大,是高新技术研究的前沿和热点之一.通过磁控溅射的方法制备了PST薄膜,详细研究了不同工艺因素对PST薄膜铁电性能的影响.结果表明,选择合适的工艺条件可以制备铁电性能优良的钙钛矿相PST薄膜.     

(Pb_(0.5)Sr_(0.5))TiO_3薄膜的表面化学态研究

用溶胶-凝胶法制备(Pb_(0.5)Sr_(0.5))TiO_3(简称PST)前驱体溶液,以三水醋酸铅、醋酸锶、钛酸丁酯为原料,乙二醇甲醚、去离子水、乙酰丙酮做溶剂,通过旋涂工艺在Pt/Ti/SiO_2/Si(100)基片上沉积PST薄膜.薄膜经320～380℃热分解,再经650℃退火30min,得到晶化好的薄膜样品,X射线衍射结果表明PST薄膜为钙钛矿立方相结构,其晶格常数为a=0.3919nm.用原子力显微镜观测其表面形貌,薄膜平均晶粒尺寸为300nm.用XPS测量了650℃退火PST薄膜样品的表面化学态,结果表明表面富铅,接近表面区域的原子比率Pb∶Sr∶Ti∶O是0.52∶0.50∶1.0∶3.02,接近(Pb_(0.5)Sr_(0.5))TiO_3的理想配比.     

Ba_(0.7)Sr_(0.3)TiO_3及其含Pb弥散相铁电体介电性能的研究

用固相反应法制备了Ba_(0.7)Sr_(0.3)TiO_3及其含Pb钛酸锶钡(BPST)陶瓷,运用修正的Smolenski的成分起伏理论和居里外斯定律,结合介电常数温度谱,研究了钙钛矿结构的BST及铅取代的钛酸锶铅钡(BPST)的弥散相,对其相变行为进行了分析,得出了的一些铁电模型参数.结果表明,该系列样品在弥散相变区的弥散指数α为1.29～1.88,相变区间为13.4～22.8℃;在顺电相其居里常量为1.25×10~5～1.47×10~5K数量级.当Pb含量为0.1(即Ba_(0.6)Pb_(0.1)TiO_3)时,居里峰较宽,弥散相明显,故具有较高的调谐温度稳定性.另外铅的加入提高了铁电体的相变温度,从44℃上升到175℃.     

Electrical properties of (Ba,Sr)TiO3 on (Sr,Ca)RuO3 electrode

A perovskite (Sr,Ca)RuO₃ [SCR] electrode has been explored in order to utilize its advantages in structural match with (Ba,Sr)TiO₃ [BST] films, which may enhance the electrical properties of BST films. The SCR electrode led to the leakage current density (10^–7 A/cm²) of BST films an order lower than that on RuO₂. The leakage current was not sensitive to the composition of the SCR electrodes, while the dielectric constant of the BST thin film capacitor ranged from 160 to 280 depending on the Sr/Ca ratio in SCR electrodes. The BST/SCR (Sr/Ca = 7/3) system resulted in a 5–nm thick interfacial layer. Furthermore, the interfacial layer turned out to be partially crystallized according to the lattice image taken by an HRTEM. It is believed that such enhancement in electrical properties of BST films could be induced by the improvement of interfacial characteristics through structural matching.     

Interfacial characteristic of (Ba,Sr)TiO3 thin films deposited on different bottom electrodes

Barium strontium titanate (Ba_1?x Sr _x )TiO₃ (BST) thin films were deposited on Pt, Ru, RuO₂, and Pt/RuO₂ electrodes by radio frequency magnetron sputtering. The interfacial structure characteristic of the BST films deposited on various electrodes was investigated. X-ray photoelectron spectroscopy investigations showed that the interfacial diffusion layer in BST/Pt and BST/Ru are approximately 6 and 10 nm, respectively. The BST films are short of Ba and O elements comparing with the stoichiometry Ba_0.65Sr_0.35TiO₃ in the interface region. Dielectric measurement of the BST films with thickness ranging from 70 to 400 nm revealed that the BST films deposited on Pt and Pt/RuO₂ bottom electrodes have similar dielectric property, the BST films deposited on Ru have the highest bulk dielectric constant, and the thickness dependence of dielectric constant on the BST film deposited on RuO₂ electrode can be neglected. The interfacial layer dielectric constant of BST films deposited on Pt and Ru electrodes are estimated to be about 34.5 and 157.1, respectively. The effect of interfacial dead-layer on the dielectric constant could be eliminated through selecting appropriate bottom electrodes.     

富钛梯度(Ba0.6Sr0.4)TiO3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.     

Preparation,microstructure and dielectric properties of Ba0.5Sr0.5TiO3 thin films grown on Pt/Ti/SiO2/Si substrates by pulsed laser deposition

Barium strontium titanate Ba_0.5Sr_0.5TiO₃ (BST) thin films have been deposited on Pt/Ti/SiO₂/Si substrates by a pulsed laser deposition method. The low-frequency dielectric responses of the BST films, grown at different substrate temperatures (T_s), were measured as functions of frequency in the frequency range from 1 kHz to 1 MHz. With increase of T_s, the grain size of BST thin films became larger and the crystallinity was greatly improved, and then the dielectric permittivity increased, while the dielectric dispersion rose drastically. The origin of the large dielectric relaxation is believed to result from the aggravation of oxygen diffusion at the BST/Pt interface for the BST thin films grown at comparatively higher temperatures. This concept could be further explained by considering the influence of post-annealing in oxygen ambient on the dielectric properties of BST thin films. Our results reveal that the dielectric properties are strongly dependent on the processing conditions and the microstructure of thin films.     

钛酸锶钡薄膜C-V曲线不对称现象研究

采用射频（RF）磁控溅射在Pt／Ti／SiO2／Si（100）衬底上制备了Ba0.6Sr0.4TiO3（BST）薄膜。通过研究BST薄膜的电容-偏压（C-V）特性曲线发现,溅射过程中的离子注入引起底电极／铁电薄膜界面处产生了过渡层,从而导致C-V曲线不对称。最后我们通过改进溅射工艺对这一机理进行了实验验证。