界面層對(duì)DCMN-CT疊層薄膜結(jié)構(gòu)和介電性能的影響.pdf

1、薄膜科學(xué)的發(fā)展是在表面、界面物理基礎(chǔ)上建立起來(lái)的，表面和界面的力學(xué)、熱學(xué)和電學(xué)特性是很多薄膜器件的工作基礎(chǔ)，對(duì)薄膜的結(jié)構(gòu)和性能產(chǎn)生重要影響，所以復(fù)合薄膜材料的性能并不是其組分材料的簡(jiǎn)單加和，而是產(chǎn)生了“1+1>2”的協(xié)同效應(yīng)。因此只有清楚地把握薄膜的表面和界面結(jié)構(gòu)，深入地研究薄膜的結(jié)構(gòu)和性能的關(guān)系，才能有效地進(jìn)行多層結(jié)構(gòu)功能薄膜材料的設(shè)計(jì)，制備出結(jié)構(gòu)穩(wěn)定、性能良好的薄膜材料。
　　 本文采用Pechini方法合成了Ca(Mg1/

2、3Nb2/3)O3(CMN)和CaTiO3(CT)前驅(qū)體溶液，利用液相旋涂工藝制備出Ca(Mg1/3Nb2/3)O3/CaTiO3(CMN/CT)疊層介質(zhì)薄膜，系統(tǒng)研究了電極界面層和異質(zhì)界面層對(duì)薄膜結(jié)構(gòu)、形貌與介電性能的影響及其規(guī)律。結(jié)果表明，采用疊層方式制備的CMN/CT疊層薄膜中CMN、CT兩相均能獨(dú)立存在，薄膜具有單一鈣鈦礦結(jié)構(gòu)，薄膜厚度均勻，表面致密、平整，不同成分的電極界面層和不同個(gè)數(shù)的異質(zhì)界面層對(duì)薄膜的相結(jié)構(gòu)影響不大，但對(duì)薄

3、膜的微觀形貌和介電性能產(chǎn)生明顯影響。在層數(shù)、異質(zhì)組分及異質(zhì)界面數(shù)相同時(shí)，以CMN為首層和最后一層的樣品NI-4-2的表面形貌和介電性能均好于以CT為首層和最后一層的樣品NI-4-1；在層數(shù)、異質(zhì)組分及電極界面層相同的情況下，隨著CMN/CT疊層薄膜中異質(zhì)界面層個(gè)數(shù)增加，薄膜的表面粗糙度降低，介電常數(shù)增大，介電損耗減小。異質(zhì)界面層經(jīng)過(guò)15％HN03處理后樣品TNI-1、TNI-3、TNI-5、INI-11、TNI-4-1和TNI-4-2的

4、形貌和介電性能均好于未經(jīng)過(guò)界面處理的對(duì)應(yīng)樣品。
　　 為了定量分析界面層對(duì)薄膜介電性能的影響規(guī)律，本文采用電路分析方法，通過(guò)純電阻和電容等分立元件間簡(jiǎn)單拓?fù)溥B接關(guān)系，根據(jù)CMN/CT異質(zhì)薄膜疊層方式和交變電場(chǎng)中薄膜介質(zhì)損耗機(jī)制，提出疊層薄膜等效電路與計(jì)算公式。理論研究發(fā)現(xiàn)，隨異質(zhì)界面?zhèn)€數(shù)增加，CMN/CT疊層薄膜的介電常數(shù)增大，介電損耗減小，異質(zhì)界面層的存在有利于改善疊層薄膜的介電性能，電極界面層對(duì)薄膜的介電性能也產(chǎn)生一定影響，