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.     

Al_2O_3陶瓷基片上Ba_(0.7)Sr_(0.3)TiO_3薄膜可调介电性能的研究

采用磁控溅射方法在Al2O3陶瓷基片上溅射生长Ba0.7Sr0.3TiO3(BST)薄膜,使用光刻工艺制作平板结构的BST薄膜可变电容。研究了溅射条件对BST薄膜可调介电性能和介电损耗的影响。结果表明,在溅射气压为4Pa、O2∶Ar比为30∶70、基片温度800℃下制备的BST薄膜具有较高的介电调谐率(约52%)和较低的损耗(约0.8%),BST薄膜可变电容的品质因素随频率升高而降低,在1~100MHz频率范围内品质因素从125下降为42。     

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。     

组分梯度（Ba,Sr）TiO3薄膜的制备工艺研究

采用改进的溶胶．凝胶（sol-gel）法在si衬底上制备了组分梯度Ba1-xSrxTiO3（x=0，0．1，0．2，0．3，0．4）（简称BST）薄膜。探讨了不同退火温度对组分梯度BST薄膜晶化的影响，应用X射线衍射（XRD）及原子力显微镜（AFM）分析了薄膜的微观结构。结果表明组分梯度薄膜的最佳制备工艺为600℃预烧5min，700℃退火1．5h，此时薄膜具有完整的钙钛矿相，薄膜表面平整、无裂纹、无孔洞。比较了单组分和组分梯度BST薄膜的微观结构。XRD测试结果显示，组分梯度BST薄膜的衍射峰峰位介于底层和硕层单组分BST薄膜之间，且衍射峰明显宽化；AFM测试结果表明，组分梯度BST薄膜的晶粒明显大于单组分BST薄膜，表面均方根粗糙度（RMS）也大于单组分BST薄膜，这可能是由于组分梯度薄膜较高的预烧温度促进晶粒生长造成的。     

钛酸锶钡(BST)薄膜的介电性能研究

采用射频磁控溅射法制备了BaxSr1-xTiO2（简称BST）薄膜材料,研究了不同膜厚,晶粒尺寸的BST薄膜的介电系数温度特性（ε1-T),频率特性（ε-r-f),电压特性（εr-U)及损耗的温度特性（tgδ-T),频率特性（tgδ-f),找出了BST薄膜的非线性,损耗随尺度变化的规律。     

脉冲激光沉积Ba0.5Sr0.5TiO3、Pb0.5Ba0.5TiO3和Pb0.5Sr0.5TiO3薄膜及其介电性质

采用脉冲激光沉积法,在Pt／Ti／SiO2／Si基底上分剐制备厚度为350nm的Ba0.5Sr0.5TiO3(BST)、Pb0.5Ba0.5TiO3(PBT)和Pb0.5Sr0.5TiO3(PST)薄膜并研究了它们的介电性质。XRD显示,在相同的制备条件下三者具有不同的择优取向,PST具有(110)择优取向,PBT具有(111)择优取向,而BST则是混合取向。SEM显示三者样品表面均匀致密,颗粒尺寸大约在50nm至150nm之间。PST与BST、PBT相比有更高的介电常数,在频率为10kHz时,分别为874、334和355,而损耗都较低,分别为0．0378、0．0316和0．0423,同时PST漏电流也是最小的。测量薄膜的C-V特性扣铁电性能表明室温下BST呈现的是顺电相,PST和PBT则呈铁电相。本文也测量了薄膜在不同频率下的介电温度特性,BST、PBT和PST均表现出频率弥散现象,即随着频率的降低．居里温度降低而介电常数会升高。并测得BST和PST的居里温度分剐为-75和150℃。而PBT的居里温度在250℃以上。本文研究表明：与BST相比较,PBT的介电常数与之相近,漏电流较大;而PST具有高介电常数,较小的漏电流和较大的电容-电压调谐度,在相关半导体器件中的应用将有很大的潜力。     

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.     

磷灰石（AP）的制备及其成分比较晶体化学与吸F^—行为的研究

以热释电材料制备的非制冷焦平面已被证明具有与制冷型焦平面相竞争的优良性能，从而引起越来越多研究者的兴趣，实验研究了焦平面用（Ba,Sr)TiO3热释电陶瓷及BST／PVDF复合材料的特性，分析了晶粒尺寸对陶瓷材料热释电特性的影响，探讨了利用复合工艺制备焦平面用热释电薄膜的可能性。主要结论如下：（1）实验中首次采用微波处理的方法，对BST凝胶进行晶化处理制备陶瓷粉体，并对凝胶的热演化过程进行了分析和研究，获得了颗粒尺寸约50nm的（Ba,Sr)TiO3陶瓷粉体。分析表明，微波晶化过程也产生了中间相（Ba,Sr)CO3和TiO2，与传统晶化过程基本一致。该工艺可以在较短的时间内使凝胶完全转化为钙钛矿相，合成温度由1100℃降至900℃，所得到的粉体颗粒尺寸分布均匀，比传统固相合成法的小一个数量级。（2）首次采用居里温度较低的（Ba,Sr)TiO3纳米粉体，制备了不同体积比的BST／PVDF0－3型复合热释电材料。实验分析表明，复合体的热释电优值因子FD比BST陶瓷的提高了约30％。复保膜的厚度以及陶瓷颗粒的尺寸都对复合体的介电和热释电特性有影响，以这种方法制备的热释电材料有可能在红外焦平面的领域有广泛的应用前景。（3）微波烧结方法有效地抑制了晶粒长大，可以获得晶粒尺寸在1μm以内的（Ba,Sr)TiO3致密陶瓷。实验中，在1300℃烧结15min就已经达到95％以上的相对理论密度，晶粒尺寸约为0.32μm.研究发现，晶粒尺寸为0.8μm左右时，Ba0.80Sr0.20TiO3陶瓷的四方率（c/a）存在一个极大值。（4）实验研究了不同晶粒尺寸条件下（Ba,Sr)TiO3陶瓷的介电特性。研究表明，晶粒尺寸为0.8μm左右时，室温下材料的介电常数存在一个峰值，且弥散指数具有极小值；粒径越小，介电温谱随频率变化的程度就越小，且对电场的稳定性越好。实验首次发现，微波烧结获得的细晶粒陶瓷的介电损耗远小于传统工艺制备的样品，这一特性对于制备低噪声、高探测率的热释电材料具有重要的应用价值。（5）首次研究了（Ba,Sr)TiO3陶瓷热释电特性的晶粒尺寸效应。表明在无外置电场情况下，材料的热释电系数峰值随着晶粒尺寸的减小，在0.8μm左右有一个极大值，而后随晶粒尺寸进一步减小而迅速减小。在外场作用下，热释电峰宽化并有所下降，峰位向高温处移动。晶粒尺寸小的样品在偏场作用下热释电系数变化较小。晶粒尺寸为0.8μm的Ba0.65Sr0.35TiO3陶瓷样品具有最高的优值因子FD,且对电场有较好的稳定性，是热释电焦平面用的理想材料。     

飞秒脉冲激光沉积 Si基α轴择优取向的钛酸铋铁电薄膜及I-V特性研究

采用飞秒脉冲激光沉积系统，在Si（111）衬底上制备了α轴和c轴择优取向的Bi4Ti3O12薄膜．X射线衍射（XRD）表明；室温（20℃）下沉积的Bi4Ti3O12／Si（111）薄膜呈C轴择优取向，晶粒的平均直径为20nm．在500℃沉积的Bi4Ti3O12／Si（111）薄膜呈α轴择优取向．测量了薄膜的电滞回线和，I-V特性曲线，并用分布参数电路研究了Bi4Ti3O12薄膜的，I-V特性曲线和铁电性的关联性．α轴择优取向Bi4Ti3O12薄膜的剩余极化强度Pr=15μC／cm^2，矫顽力Ec=48kV／cm．     

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．     

硅片上集成高介电调谐率的柱状纳米晶BaTiO3铁电薄膜

钛酸钡(BaTiO₃)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BaTiO₃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BaTiO₃晶格常数相匹配的LaNiO₃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BaTiO₃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了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43 μC·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ε_r展现了优异的频率稳定性：在1 kHz时ε_r为155, 当测试频率升至1 MHz, ε_r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BaTiO₃薄膜在介电调谐器件中有着良好的应用前景。     

飞秒脉冲激光沉积Si基α轴择优取向的钛酸铋铁电薄膜及Ⅰ-Ⅴ特性研究

采用飞秒脉冲激光沉积系统,在Si(111)衬底上制备了a轴和c轴择优取向的Bi4Ti3O12薄膜．X射线衍射(XRD)表明:室温(20℃)下沉积的Bi4Ti3O12／Si(111)薄膜呈c轴择优取向,晶粒的平均直径为20nm．在500℃沉积的Bi4Ti3O12／Si(111)薄膜呈a轴择优取向．测量了薄膜的电滞回线和Ⅰ-Ⅴ特性曲线,并用分布参数电路研究了Bi4Ti3O12薄膜的,Ⅰ-Ⅴ特性曲线和铁电性的关联性．a轴择优取向Bi4Ti3O12薄膜的剩余极化强度Pr=15μC／cm2,矫顽力Ec=48kV／cm．     

铅掺杂对BST铁电薄膜性能的影响

为了改善BST铁电薄膜的结晶性能,降低薄膜材料的铁电弛豫和弥散相变特性,采用改进的溶胶-凝胶(sol-gel)方法在Pt/Ti/SiO2/Si基片上制备出了不同铅掺杂的BST薄膜(PBST).研究了PBST薄膜的微观结构及其介电、铁电性能.XRD、AFM分析表明,铅对(101、110)峰的生长促进作用最大,掺入5mol%Pb以上的PBST薄膜的结晶状况得到了明显改善;铅的引入使晶粒增大,降低了薄膜的频率色散现象,相变温区有不同程度紧缩;薄膜的介电、铁电性增强.PBST(0.80/0.20/0.05)薄膜具有适当的相变温区、合适的Tmax值、较小频率色散及比BST薄膜更为明显的介电峰与铁电性等特征,可以作为UFPA系统的探测材料.     

Bi4Ti3O12薄膜的取向生长及其电性能研究

采用Sol—Gel工艺，在快速退火的工艺条件下制备了Bi4Ti3O12铁电薄膜，研究了退火温度及时间、薄膜厚度对Bi4Ti3O12薄膜的取向生长行为及其铁电性能、漏电流的影响，探讨了Bi4Ti3O12薄膜取向生长的微观机制．结果表明：退火温度显著影响薄膜的C轴取向生长，其(00ι)品面的取向度F=(P—P0)／(1-P0)由550℃的0．081增加到850℃的0．827，退火时间对其(00ι)晶面的取向度也有较大影响；经750℃以上温度退火处理的Bi4Ti3O12薄膜呈高度c轴取向，对铁电性能有较明显的削弱作用；薄膜的漏电流密度随退火温度升高而增大，但薄膜的c轴取向生长有利于减缓漏电流密度的增长。     

硅基LiNbO3薄膜的光波导性能研究

利用脉冲激光沉积技术在硅衬底上生长高c轴取向LiNbO3薄膜.研究了衬底温度对薄膜质量的影响,发现衬底温度在600 ℃时获得了具有优异结晶质量的高c轴取向LiNbO3薄膜.采用扫描电镜和透射电镜分别对薄膜的表面、截面进行了分析,结果表明,薄膜表面光滑,晶粒均匀致密,薄膜呈与衬底垂直的柱状结构.棱镜耦合技术制备的LiNbO3薄膜具有优异的光波导性能,光损耗为1.14 dB/cm.     

纳米晶粒受控生长抑制PZNT铁电薄膜中异相形成

在LaAlO3（001）、MgO（001）、SrTiO3（001）衬底以及SrTiO3（001）／PZT（001）种膜上用液相外延方法生长了PZNT薄膜。生长结果表明：在LaAlO3（001）基片PZNT晶粒以三维岛状自发生长。薄膜中有大量的焦绿石异相；在MgO（001）和SrlriO3（001）衬底上，为三维岛状异质外延生长。薄膜中焦绿石异相几乎消失；引入[001]取向的PZT种膜后，岛状三维生长变为二维生长，显著改善了外延膜的质量，获得了完整的PZNT膜。分析了衬底取向对紧邻层纳米尺寸范围的晶粒形成、薄膜晶粒的发育、克服薄膜中异相形成等的影响，总结了获得完整PZNT薄膜的生长条件。     

High resolution electron microscopy study of ferromagnet （La0.7 Ca0.3 MnO3 ）/superconductor （YBa2 Cu3 07 ） bi-layer

采用脉冲激光沉积法在LaAlO3（LAO）衬底上生长了YBa2Cu3O7/La0.7Ca0.3MnO3（YBCO/LC-MO）和La0.7Ca0.3MnO3/YBa2Cu3O7（LCMO/YBCO）两种外延薄膜,利用高分辨电子显微镜研究了其微观结构。在YBCO/LCMO/LAO薄膜中,LCMO以层-岛模式生长,并形成层状取向畴结构。YBCO层均由c轴取向晶粒组成,其中含有c/3平移畴界、额外CuO层及Y2O3第二相等缺陷结构。在LCMO/YBCO/LAO薄膜中,LAO衬底上初始生长的YBCO为c轴取向,至一定厚度（几个纳米）转为c与a轴混合生长。LCMO层在YBCO上外延生长并具有[100]m与[011]m混合取向畴结构。在LCMO/YBCO界面未观察到失配位错,因此二者界面属应变型界面。     

LaNiO3缓冲层对Pb(Zr,Ti)O3铁电薄膜的影响

采用化学溶液法在Pt／Ti／SiO2／Si衬底上制备了PbZr0．4Ti0.6O3／LaNiO3(PZT／LNO)多层薄膜。X射线衍射测量表明LNO缓冲层的引入使PZT薄膜(111)择优取向度减小,(100)取向增加。原子力显微镜测量表明引入LNO缓冲层使得PZT薄膜表面更加平整、致密。在LNO缓冲层上制备的PZT薄膜具有优良的铁电特性和介电特性：LNO缓冲层厚度为40nm时,500kV／cm的外加电．场下。剩余极化(Pr)为37．6μC／cm^2,矫顽电场(Ec)为65kV／cm;100kHz时,介电常数达到822,并且发现LNO缓冲层的厚度为40nm,PZT的铁电、介电特性改进最为显著。     

脉冲准分子激光CuO－SnO_2薄膜沉积及其结构分析

采用脉冲准分子激光沉积（ＰＬＤ）技术，分别在Ｓｉ（１１１）单晶及玻璃基片上外延沉积了具有高ａ轴（２００）取向的ＣｕＯ掺杂的ＳｎＯ２薄膜。Ｘ射线衍射（ＸＲＤ）及透射电镜（ＴＥＭ扫描附件）分析表明：在Ｓｉ（１１１）片上沉积，４００～５００℃退火温度处理的薄膜，只有（２００）峰存在；当退火温度升高到６００～７００℃时，ＳｎＯ２的其余诸峰相应出现，薄膜呈多晶态，取向度降低，晶粒尺寸变大，晶粒分界明显．在玻璃基片上沉积的薄膜，经４００℃低温处理后，（２００）取向度很小；随着退火温度的升高，达到５００℃时薄膜呈高ａ轴（２００）取向生长，结晶度较好，晶粒分布均匀．