相对介电常数大于100的BST(钛酸锶钡)薄膜

南京电子器件研究所采用 RF磁控溅射法成功研制出室温下相对介电常数高于 1 0 0的 BST薄膜。采用具有自主知识产权的工艺技术制作了大直径 BST溅射靶材 ,用这种靶材制作 Pt/BST/Pt薄膜电容 ,在 Si/Si O2 衬底上溅射 BST,其膜厚典型值 2 80 nm。该技术采用了在 RF磁控溅射 BST时     

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。     

BST薄膜的磁增强反应离子刻蚀研究

分别以CF4/Ar和CF4/Ar/O2作为刻蚀气体,采用磁增强反应离子刻蚀(MERIE)技术对sol-gel法制备的BST薄膜进行刻蚀。结果表明,刻蚀速率与刻蚀气体的混合比率呈现非单调特性。当CF4/Ar的气体流量比R(CF4:Ar)为10:40时,刻蚀速率达到极大值。当CF4/Ar/O2的气体流量比R(CF4:Ar:O2)为9:36:5时,刻蚀速率达到最大值,最大刻蚀速率为8.47nm/min。原子力显微镜(AFM)分析表明,刻蚀后的薄膜表面粗糙度变大。对刻蚀后的薄膜再进行适当的热处理,可以去除部分残留物。     

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。     

氧气氛退火对BST薄膜电阻热敏特性的影响

利用氩离子束镀膜技术在 SiO2/Si 衬底上淀积 BST 薄膜,研究了氧气氛下退火对 BST 薄膜热敏特性的影响。结果表明,当退火温度不太高时(≤600℃),薄膜热敏特性随退火温度升高而变差;但当退火温度较高时(>600℃),薄膜热敏特性随退火温度升高而得到改善。在室温至 200℃范围内 BST 薄膜具有较好的热敏特性,其温度系数最大值为–5.3 %℃–1。并利用 SEM 和 AES 分析了退火条件对薄膜电阻热敏特性的影响机理。     

RF溅射ZnO薄膜工艺与结构研究

通过RF磁控溅射在Si(100)基片上制备了ZnO薄膜,并研究了磁控溅射中各生长参数,如衬底温度、氧分压及后处理工艺等因素对ZnO薄膜微结构、表面形貌与结晶取向的影响。结果表明:溅射温度和氧分压对薄膜的微结构与择优取向有很大的影响,并对不同的溅射工艺进行了分析比较,从而确定了最佳溅射及后处理条件:RF溅射温度小于300℃,功率为50W,ψ(Ar:O2)为20:5,退火温度550~600℃,并获得了c轴择优取向的ZnO薄膜。     

BST薄膜的膜厚与铁电性能关系研究

采用射频磁控溅射法制备了Ba.6Sr0.4TiO3(BST)薄膜,研究了不同膜厚的BST薄膜的介电偏压特性曲线和电滞回线。结果表明,当膜厚从250nm增加到650nm时,BST薄膜的εr、εr的电压变化率和最大极化强度分别从195,9%,4.7×10–6C/cm2逐渐增加到1543,19%,30×10–6C/cm2,而矫顽场强随膜厚的变化较复杂。进一步分析发现,膜厚通过影响矫顽场强和最大极化强度进而影响铁电薄膜的电压非线性。     

后处理工艺对PCT薄膜形貌与结构的影响

采用射频磁控溅射技术,利用快速退火工艺制备出了大面积(φ120 mm)表面光滑、连续、均匀的(Pb,Ca)TiO3(PCT)薄膜。原子力显微镜和X射线衍射分析结果表明,快速退火处理工艺较常规退火处理工艺具有晶化温度低、晶化时间短、薄膜结晶性能好、易与微电子工艺兼容等优点。经500～550快速退火处理后,PCT薄膜已完全形成钙钛矿结构,最佳晶化温度约为550。     

制备工艺对ITO薄膜的电阻率及沉积速率的影响

采用射频磁控溅射法制备了氧化铟锡[ITO,In2O3:SnO2=90:10(质量比)]薄膜,详细探讨了溅射气氛氧氩体积比、溅射功率及溅射气压对ITO薄膜电阻率和沉积速率的影响。结果表明:溅射工艺参数对ITO薄膜电阻率和沉积速率的影响十分明显。随着氧氩体积比的增大,样品的电阻率显著增大,沉积速率下降;随着溅射功率的增加,ITO薄膜的电阻率先减小后略微增大,沉积速率上升;随着溅射气压升高,ITO薄膜的电阻率先减小后增大,当溅射气压增大到较大值时,ITO薄膜的电阻率又开始减小,而沉积速率则先上升后下降。     

Co掺杂对BST薄膜介电性能的影响

用sol-gel法在Pt/Ti/SiO2/Si(100)衬底上制备了掺Co的钛酸锶钡(BST)薄膜,研究了Co的掺杂量x(Co)对BST薄膜的晶相结构和电学性能的影响。结果表明:随着x(Co)的增加,BST薄膜的介电常数εr,介质损耗tgδ和漏电流密度JL均降低;当x(Co)为5%时,BST薄膜的εr、tgδ、JL、可调性和品质因子分别为:228.3、0.013、3.69×10–7 A/cm2、15.4%、12.03。     

BST薄膜的残余应力分析

采用射频磁控溅射在Pt/Ti/SiO2/Si(100)衬底上制备了钛酸锶钡(BST)薄膜,利用气氛炉对薄膜进行晶化处理,晶化后薄膜的应力采用XRD表征。研究其残余应力随晶化温度变化的趋势。结果表明:在550,650,700℃晶化后的BST薄膜宏观残余应力表现为压应力,且随着晶化温度的升高,呈线性变大。     

梯度多层BST薄膜介电性能研究

成分梯度多层钛酸锶钡薄膜具有较好的综合介电性能,包括适中的介电常数、高的介电调谐率、低的介质损耗及低的介电温度系数等,日益成为微波调制器件如移相器、滤波器、谐振器等的重要候选薄膜材料。就国内外近年来取得的重要成果进行了综述,对今后成分梯度多层BST薄膜的研究前景及方向进行了展望。     

磁控溅射法制备AZO薄膜的工艺研究

用XRD测试仪、分光光度计、四探针等测试仪器,探讨了制备气氛、退火温度和退火环境对AZO薄膜光电性能及结构的影响。结果表明:氧气和氩气的体积流量比为2∶1时,薄膜透光率最高(95.33%);退火有利于薄膜结晶;低于400℃退火时,温度越高薄膜电阻越小,超过400℃后,真空中退火温度再升高电阻变化不大,而空气中退火温度再升高电阻反而变大。     

Sol-Gel法制备BST铁电薄膜及其性能分析

用Sol-Gel法制备出表面致密,界面清晰的BST铁电薄膜。分析了BST薄膜的J-V特性,由于使用了不同的上下电极,导致J-V曲线的不对称,且在外延生长的Pt电极上制备的BST薄膜有较低的漏电流。分别在大气和干燥气氛下测量了BST薄膜的介电特性,分析结果表明:湿度对BST薄膜的介电特性有很大的影响,为了得到正确的介电特性,其测量必须在真空或干燥气氛下进行。     

BST铁电薄膜的制备及介电性能研究

通过射频磁控溅射法,采用高温溅射、低温溅射高温退火两种不同的工艺制备了钛酸锶钡(BST)薄膜。分析两种不同的工艺对BST薄膜的结构、微观形貌及介电性能的影响。采用X线衍射(XRD)分析了样品的微观结构。采用扫描电镜(SEM)和台阶仪分别测试了样品的微观形貌和表面轮廓。通过能谱分析(EDS)得到了薄膜均一性的情况。最后通过电容-电压(C-V)曲线测试得到BST薄膜的介电常数偏压特性。结果表明,与低温溅射高温退火工艺制备的BST薄膜相比,高温溅射制备的BST薄膜结晶度好,致密性高,表面光滑,薄膜成分分布较均一。因此,采用高温溅射得到的BST薄膜性能较好。在频率300 kHz时,采用高温溅射制备的BST薄膜介电常数为127.5～82.0,可调谐率为23.86%～27.9%。     

基片对SrTiO3薄膜结构与介电性能的影响

对比研究了MgO和LaAlO3(LAO)单晶基片上采用脉冲激光法生长的SrTiO3(STO)薄膜的微观结构和介电性能。通过XRD,AFM和制备叉指电容测量的方法研究发现,在MgO基片上生长高质量(00L)织构STO薄膜需要较高的生长温度;LAO基片上的STO薄膜更加平整;而MgO上的STO薄膜具有更高的零偏压介电常数和更强的非线性介电性质。     

硼硅对BST薄膜结构和性能的影响

用sol-gel法制备0.5mol/L钛酸锶钡(Ba0.7Sr0.3TiO3)前驱溶液,并在其中加入硼、硅成功地制备了室温下具有优良铁电性质的BSTS薄膜。XRD及DSC分析显示,BSTS薄膜呈现钙钛矿结构。测试结果表明,随着硼、硅的加入量增加,其εr和tgδ明显降低。当硼、硅的加入量小于10mol/L时,薄膜的漏电流比没有加入硼、硅的BST薄膜的低,当硼、硅的加入量大于15mol/L时,薄膜的漏电流比没有加入硼、硅的BST薄膜的高。     

BaTiO_3薄膜的磁控溅射生长及特性研究

用射频磁控溅射方法制备了 Ba Ti O3 (BT)薄膜。用扫描电镜 (SEM)观察了 Ba Ti O3 薄膜表面形貌、截面结构。电子探针分析表明样品具有良好的组份均匀性。介电特性研究表明材料同样具有较好的微结构