Mg掺杂Pb0.3Sr0.7(Ti1-xMgxO)3-x陶瓷薄膜的制备及介电性能研究

利用固相烧结法制备的Mg掺杂Pb0.3Sr0.7(Ti1-xMgx)O3-x(PST)陶瓷为靶材,采用射频磁控溅射法在ITO玻璃基板上成功制备了Mg掺杂PST薄膜.用X射线衍射仪、扫描电子显微镜和阻抗分析仪分别测定PST薄膜的物相结构、表面形貌及介电性能.结果显示,薄膜具有良好的钙钛矿结构,无明显的择优取向生成,薄膜表面均匀致密.Mg的掺杂改善了PST薄膜电容值的频率特性,使其更加稳定.薄膜电容值随着掺杂含量的增加而降低,在Mg掺杂量x=0.05左右时达到相对最低值,随后略有升高,介电损耗也有类似现象.薄膜可调性受Mg掺杂量的增加而不断下降,总体下降约3倍,但介电损耗总体下降约达5倍.材料的优值在Mg掺杂量x=0.05时反而有所升高.     

Zn掺杂制备介电可调PST薄膜

采用溶胶凝胶工艺,在ITO透明导电玻璃基板上成功地制备了Zn掺杂的Pb0.4Sr0.6TiO3(PST)铁电薄膜.XRD结果表明:550℃和600℃不同热处理条件下烧结的薄膜均呈单一的钙钛矿相结构.在不同外加直流电场下测试Zn 掺杂PST薄膜的介电性能,研究薄膜的介电可调性与热处理温度及过程的关系.发现550℃条件下制备得到的Zn掺杂PST薄膜几乎没有介电可调性,而在600℃条件下制备的Zn掺杂PST薄膜具有明显的介电可调性.另外,600℃条件下制备的Zn掺杂PST薄膜,其可调性随着保温时间和冷却时间的延长有所增加,介电损耗随保温时间和冷却时间的增大而减小.     

退火温度和匀胶速率对SrBi_(3.88)Nd_(0.12)Ti_4O_(15)薄膜铁电性能的影响

用溶胶-凝胶法在Pt/Ti/ SiO_2/ Si基片上制备了SrBi_3.88 Nd_0.12 Ti_4O_(15)铁电薄膜材料,研究了退火温度和匀胶速率对铁电薄膜材料结构、铁电性能的影响.退火温度为750 ℃、匀胶速率为3000 r/min薄膜样品为纯的铋层状钙钛矿结构且没有其它杂相出现,a轴取向的晶粒较多,铁电性能较好,剩余极化强度和矫顽场分别为2P_r=26.7 μC/cm~2、2E_c=80 kV/cm.     

退火工艺对CaBi4.3Ti4O15铁电薄膜性能影响

利用溶胶凝胶法制备了CaBi4.3Ti4O15 铁电薄膜材料,研究表明,退火工艺对CaBi4.3Ti4O15,铁电薄膜的结构、微观形貌、晶粒取向以及铁电性能影响较大,随着退火温度的提高,晶粒的取向为a轴择优取向,有利于样品的铁电性;气氛对薄膜的电学性能影响也较大,氧气气氛可以很好的抑制氧空位的产生,提高样品的铁电性.在氧气气氛下退火所得到样品的剩余极化强度(2P)和矫顽场(2Ec)分别为21.4μC/cm2和27.7kV/mm,介电常数在250±4%范围内,介电损耗在0.005～0.01之间,测试频率为1～1MHz,显示出较好的频率稳定性.     

Ba0.5Sr0.5TiO3铁电薄膜的微弧氧化成膜研究

以0.2 mol/L Ba(OH)2+0.2 mol/L Sr(OH)2溶液为电解液,采用微弧氧化法,在Ti板表面原位生长铁电薄膜,并对薄膜的物相构成、元素分布情况、截面结构及介电性能进行表征。结果表明:该工艺下制备的薄膜主要由四方相Ba0.5Sr0.5TiO3构成,薄膜致密层内,Ba,Sr,Ti和O元素分布都较均匀,但在微弧氧化孔洞附近存在含量波动;该薄膜在1 kHz下的介电常数较优,为411.3。最后对微弧氧化沉积铁电薄膜的成膜过程进行了分析,提出了微弧氧化过程中可能存在的化学反应。     

Y掺杂BST薄膜介电性能研究

用改进溶胶-凝胶法在Pt/Ti/SiO_2/Si上制备了钇(Y)掺杂Ba_0.6Sr_0.4TiO_3 (BST)薄膜,研究了Y掺杂对BST薄膜表面结构和介电性能的影响.XPS结果表明,Y掺杂有利于薄膜钙钛矿结构的形成,但对氧空位没有明显的抑制作用.SEM和AFM结果表明,Y掺杂能缓解薄膜应力、减少薄膜裂纹、细化晶粒,进而改善薄膜的表面结构.在进行Y掺杂后,薄膜的介电性能得到明显提高,40 V外加电压下的介电调谐率大于40%及零偏压下介电损耗为0.0210,优化因子大于20.     

ZnSe薄膜电沉积工艺条件的研究

采用电沉积方法制备了ZnSe薄膜,研究了电沉积工艺参数,包括镀液的主盐离子浓度、配合剂浓度、pH值及电流密度等对膜层的影响.通过正交试验对上述各参数进行优化,以寻求最佳的工艺条件,得到最佳制备条件为:电流密度6.0mA/cm2,柠檬酸钠14.71g,pH值3.5,Zn2 /SeO2-3浓度比200:1,温度65℃,时间8min.在此条件下制备了薄膜样品,并用扫描电镜、EDAX能谱仪对镀层进行了表征,其结构均匀致密,Zn/Se化学计量比为1/1.01.     

TiAlN/CrN多层膜的组织结构及耐蚀性机理

目的研究Ti AlN/CrN多层膜及Ti AlN、Cr N单一膜层的微观组织和电化学性能区别,分析不同结构薄膜材料的耐腐蚀性影响因素。基于电化学参数、组织结构和腐蚀形貌特征,为开发新型腐蚀性薄膜提供理论依据。方法采用多弧离子镀方法,在316不锈钢基底上先沉积150 nm Cr薄膜作为过渡层,然后交替沉积Cr N薄膜和Ti AlN薄膜,制备单层厚度为10 nm的Ti AlN/CrN多层膜。作为对比,制备单一Ti AlN、CrN薄膜。通过SEM、XRD表征薄膜断面形貌、组织结构,并分析耐蚀机理,结合极化曲线和阻抗谱对三种涂层进行电化学性能分析,最后对涂层进行浸泡腐蚀试验。结果 Ti Al N/Cr N纳米多层膜为面心立方结构,呈现共格外延生长,且呈(200)择优取向。纳米多层膜的动电位极化曲线测量结果与不锈钢基体和单层薄膜相比,其腐蚀电位正移为-0.36 V,腐蚀电流密度降低为0.501μA/cm~2,极化电阻为120 kΩ·cm~2。阻抗谱试验结果表明,相比较于单层膜和基体,Ti Al N/Cr N多层膜的CPE值最低,为29.83×10~(-6)Ω~(-1)·cm~(-2)·sn,n值为0.922,电阻为1.50×1~06Ω·cm~2。腐蚀形貌分析可得出,多层薄膜腐蚀后表面形貌与沉积态涂层形貌最为接近,认为其具有较高的耐腐蚀性。结论纳米层状结构改变了单一薄膜的原始生长模式,抑制了粗大柱状晶的生长,减小了薄膜的固有缺陷、晶粒尺寸,对薄膜的耐蚀性有正面积极的作用。     

Ce掺杂Ba0.6Sr0.4TiO3薄膜表面结构XPS研究

用改进的溶胶-凝胶法制备铈(Ce)掺杂和非掺杂2种钛酸铝钡(Ba_(0.6)Sr_(0.4)TiO_3,BST)薄膜,用X射线光电子能谱(XPS)研究薄膜的表面结构.XPS结果表明,BST薄膜的表面结构由钙钛矿结构和非钙钛矿结构组成,铈掺杂显著地减少了非钙钛矿结构.扫描电镜及原子力显微镜观察表明,掺杂BST薄膜光滑致密无裂纹.电压-电容曲线表明,掺杂BST薄膜的介电性能大幅度提高,在40V外加电压下介电调谐率达60.8%,零偏压下的介电损耗为0.0265.同时,就非钙钛矿结构的成因及Ce掺杂BST薄膜的有关改善机制进行了讨论.     

薄膜厚度对Y掺杂Ba0.6Sr0.4TiO3薄膜结构及介电性能的影响

采用溶胶-凝胶法(Sol-gel)在Si/SiO2/Ti/Pt基片上制备了不同厚度(正比于薄膜层数)的钇(Y)掺杂Ba0.6Sr0.4TiO3(BST)薄膜,研究了膜厚度对薄膜结构和介电性能的影响。原子力显微镜(AFM)表明,Y掺杂BST薄膜可显著改善表面形貌,且强烈依赖于薄膜厚度。当薄膜厚度适中(即当层数为8)时,表面晶粒细小、致密、均匀,晶界分明。X射线衍射(XRD)表明,Y掺杂BST薄膜显示钙钛矿结构,主要沿(110)晶面生长。随着薄膜厚度的增加,BST(110)峰的衍射强度先增后减,表明薄膜的相结构与薄膜厚度直接相关。Y掺杂BST薄膜显示优异的综合介电性能,且随着膜厚的增加,电容或介电常数减小。8层薄膜的综合介电性能最优,零偏压时的电容为17.8pF(介电常数130)、介电损耗为0.0057,调谐率为32%,优值因子为56,可满足微波调谐器件的需要。同时,就有关机理进行了分析。