钛酸锶钡(BST)薄膜的XPS研究

采用射频磁控溅射法在Pt／Ti／SiO2／Si衬底上制备了BaxSr1-xTiO3(BST)薄膜,对BST／Pt／Ti／SiO3／Si结构进行了XPS深度分析。研究结果表明：制备的BST薄膜内部化学成分基本一致;氧缺位在薄膜体内比表面更严重)Pt底电极向薄膜、衬底之间扩散,BST／Pt及Pt／SiO2之间存在明显的界面过渡层。     

BST溶胶及其纳米晶铁电薄膜特性研究

考察了在溶胶-凝胶(Sol-Gel)工艺中化学添加剂对钛酸锶钡(BST)溶胶的粒度分布的影响。通过对化学添加剂的优选,制备出具有优异电性能的BST薄膜。X-射线衍射(XRD)表明在Pt/Cr/SiO2/Si衬底上制备的BST薄膜具有完整的钙钛矿结构,AFM表面形貌显示BST薄膜表面致密、平整、无裂纹,平均晶粒尺寸约50 nm。漏电流测试表明BST薄膜在0~9 V的外加偏压下始终保持着较低的漏电流,在外加偏压为8.8 V时,漏电流密度为2.9×10-6A/cm2。     

溶胶–凝胶法制备BST薄膜的结晶特性研究

采用改进的溶胶–凝胶(sol-gel)工艺配制了(Ba0.65,Sr0.35)TiO3(BST)溶胶。利用旋转涂覆工艺将BST溶胶涂覆在SiO2/Si衬底上,在不同的热处理条件下制备出BST薄膜。XRD分析结果表明:制得的BST薄膜形成了单一钙钛矿结构;AFM测试结果表明,BST薄膜表面平整致密,无裂纹。表面均方根粗糙度为3~6nm,晶粒大小分布均匀,直径约为40~100nm。随着热处理温度的提高,BST薄膜的晶粒变大,表面粗糙度变大。     

磁控溅射法制备BST铁电薄膜的实验研究

采用射频磁控溅射法在Si和Pt/TiOx/SiO2/Si衬底上沉积了(Ba0.65Sr0.35)TiO3铁电薄膜,研究了BST铁电薄膜微观结构和介电性能。实验结果表明:衬底温度在550℃,工作气压为2.0 Pa的溅射条件下沉积的BST薄膜,经750℃退火处理30 min后,形成了完整的钙钛矿相;与Si衬底相比,在Pt衬底上制备的BST薄膜晶粒更均匀、表面平整无裂纹。在室温、频率为100 kHz条件下薄膜的介电常数ε=353.8,介电损耗tanδ=0.012 8。介电温谱结果表明制备的(Ba0.65Sr0.35)TiO3铁电薄膜居里温度在5.0℃左右。     

利用Ba0.65Ru0.35TiO3缓冲层制备高热释电系数的Ba0.65Sr0.35TiO3薄膜

采用射频溅射,在Ba0.65Sr0.35TiO3(BST)薄膜和Pt/Ti/SiO2/Si衬底之间制备10 nm的Ba0.65Ru0.35RUO3 (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BSR缓冲层的BST薄膜相比,BSR缓冲层可使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7.45×10-1 C cm-2 K-1.表明利用BSR缓冲层可以制备高热释电性能的BST薄膜.     

倒筒式射频溅射频偏压对Ba0.65Sr0.35TiO3热释电薄膜结构及性能的影响

采用倒筒式射频溅射方法,在Pt、Ti/SiO2/Si基片上制备了Ba0.65Sr0.35TiO3(简称BST)薄膜.研究了自偏压对BST薄膜结构及电学性能的影响.在较高自偏压下制备的BST薄膜具有高度的(100)择优取向,且结晶性好,表面平整,耐压能力强.在25℃时薄膜的热释电系数高达6.73×10-7C.cM-2.K-7.研究结果表明,利用倒筒式射频溅射方法适当提高自偏压,可以制备出热释电性能优良的BST薄膜.     

Zn掺杂对BST薄膜介电调谐性能的影响

用sol-gel法在Pt/SiO2/Si基片上制备了未掺杂和掺杂Zn的钛酸锶钡(BST)薄膜。用XRD对BST薄膜进行了物相分析,研究了Zn掺杂对薄膜的表面形貌和介电调谐性能的影响。结果表明:室温下,随着Zn加入量的增加,BST薄膜的介电常数减小,介质损耗降低,介电调谐量增加。x(Zn)为0.025的BST薄膜具有最大的优越因子(FOM),其值为29.28。     

BST薄膜的微结构研究

采用射频磁控溅射法在 Pt/Ti/SiO2/Si 衬底上制备了钛酸锶钡(BST)薄膜。利用 X 射线光电子能谱(XPS)、X射线衍射(XRD)分别研究了 BST 薄膜的成分、晶体结构。用优化的成膜工艺制备出成分与靶材基本一致,具有钙钛矿结构的 BST 多晶薄膜。利用扫描力显微镜中的压电模式(PFM)观察到了 BST 薄膜中的 a 畴和 c 畴,初步确定在 BST薄膜中多畴转变为单畴的临界尺寸为 28~33 nm。     

溅射法制备BST纳米薄膜电学性能的研究

采用射频磁控溅射与微细加工技术,制得Cu/BST/Pt/Ti/SiO2/Si的MIM(金属-绝缘体-金属)微电容结构。研究了不同退火时间、薄膜厚度对钛酸锶钡(BST)纳米薄膜介电常数和漏电流密度的影响,结果表明,随着退火时间的延长,BST纳米薄膜结晶度提高,介电常数增加,退火30 min的纳米薄膜具有最高的介电常数和较小的漏电流密度。同时还得出介电常数随薄膜厚度的减少而减少,在0.1 MV/cm下,90 nm和50 nm薄膜的漏电流密度分别为5.35×10-8A/cm2和6×10-6A/cm2。     

LiNbO3/SiO2/Si薄膜的蓝光发射

采用射频磁控溅射方法制备了LiNbO3/SiO2/Si薄膜.通过X射线衍射(XRD)、电感耦合等离子体质谱(ICP-MS)和傅立叶变换红外吸收光谱(FT-IR)对薄膜的物相、晶体取向和成分进行了表征.采用荧光分光光度计研究了LiNbO3/SiO2/Si薄膜的光致发光.研究结果表明:在280 nm激发光的激发下,LiNbO3/SiO2/Si薄膜在室温下发射470 nm的蓝光,来源于LiNbO3薄膜与SiO2层界面处自捕获激子的辐射复合,发现在SiO2/Si薄膜上生长LiNbO3薄膜调制SiO2/Si薄膜的发光机制.