鈰鎂交替摻雜鈦酸鍶鋇薄膜介電調(diào)諧性能研究.pdf

1、鈦酸鍶鋇(BaxSr1-xTiO3, BST,0≤x≤1)薄膜介電常數(shù)隨外加電場(chǎng)變化而非線性變化,在微波調(diào)諧器件上有廣泛應(yīng)用前景。本論文主要研究鈰(Ce)鎂(Mg)交替摻雜BST薄膜調(diào)諧性能。在已有交替摻雜的基礎(chǔ)上,對(duì)鈰鎂交替摻雜薄膜的不同摻雜濃度、方式、結(jié)構(gòu)等進(jìn)行研究。用X射線衍射(XRD)分析薄膜相結(jié)構(gòu)和生長(zhǎng)取向,掃描電子顯微鏡(SEM)觀察薄膜表面形貌和截面特征,介電阻抗測(cè)試儀測(cè)試薄膜介電性能。主要成果如下:
　　1. Ce

2、摻雜主要提高薄膜介電調(diào)諧率,Mg摻雜主要降低薄膜介電損耗, Ce/Mg(3 mol％)(首層1 mol％Ce摻雜,2~6層3 mol％Mg摻雜)摻雜BST薄膜介電常數(shù)小于330,40 V偏壓和100 kHz時(shí),薄膜介電調(diào)諧率達(dá)到31.37％,薄膜介電損耗低于1.2％,優(yōu)質(zhì)因子為30.75。
　　2.將高介電調(diào)諧率Mg/Ce(奇數(shù)層3 mol％Mg摻雜,偶數(shù)層1 mol％Ce摻雜)交替摻雜BST薄膜優(yōu)化為Ce/Mg(奇數(shù)層Ce摻雜,

3、偶數(shù)層Mg摻雜)交替摻雜BST薄膜后具有更好的介電性能。Ce/Mg(1 mol％Ce摻雜,3 mol％Mg摻雜)交替摻雜BST薄膜在20 V偏壓和100 kHz下,介電調(diào)諧率達(dá)到63.55％、介電損耗低于1.75％,優(yōu)質(zhì)因子達(dá)到77.5。在40 V偏壓下,介電調(diào)諧率和優(yōu)質(zhì)因子分別達(dá)到71.77％和86.47。
　　3.將低介電損耗Mg/Ce(奇數(shù)層10 mol％Mg摻雜,偶數(shù)層1 mol％Ce摻雜)交替摻雜 BST薄膜優(yōu)化為 Ce

4、/Mg交替摻雜 BST薄膜后具有更高的耐壓能力。Ce/Mg(1 mol％Ce摻雜,10 mol％Mg摻雜)交替摻雜BST薄膜耐壓達(dá)到40 V。在偏壓20 V和100 kHz時(shí),其介電調(diào)諧率為34.68％,介電損耗低于1.18％,優(yōu)質(zhì)因子為38.97,較Mg/Ce交替摻雜BST薄膜的介電損耗進(jìn)一步降低。在40 V偏壓時(shí), Ce/Mg交替摻雜BST薄膜的介電調(diào)諧率和優(yōu)質(zhì)因子分別達(dá)到51.50％和58.52。
　　4.通過細(xì)化薄膜表面晶