二元交替摻雜鈦酸鍶鋇薄膜生長行為研究.pdf

1、近幾十年里，各種薄膜材料層出不窮，鈦酸鍶鋇薄膜(BST)作為其中重要的一支，已取得重大研究成果。本論文采用改進溶膠-凝膠(Sol-Gel)法制備BST薄膜。Sol-Gel法可用來制備大面積薄膜，其速度快、成本低、精度高、成分易控制。同時，在溶膠中添加聚乙烯吡咯烷酮(PVP)可防止薄膜出現開裂等問題，有效改善薄膜結構和介電性能。生長過程在很大程度上決定薄膜的結構和性質，因此，生長研究對薄膜材料而言，是最為基本和最為重要的部分，目前，對交替

2、摻雜薄膜的生長行為和方式研究還很少涉及。本論文首先建立薄膜理論生長模型，然后通過XRD和 AFM等測試手段，驗證薄膜實際生長行為與理論模型之間的異同，最后對薄膜逐層進行介電性能分析，探討薄膜生長模式與介電性能之間存在的基本聯系。主要內容有：
　　1.建立薄膜生長模型。以現有理論和經驗為依據，建立Mg/K、K/Mg、Mg/Mg、K/K和BST/BST五類薄膜理論生長模型。模型主要從厚度和濃度變化入手，模擬薄膜生長行為和方式，分析各類

3、型薄膜綜合性能的優(yōu)劣。
　　2.薄膜實際生長行為。本論文以1％濃度為主體，5%濃度進行優(yōu)化對比，薄膜厚度為八層，利用XRD和AFM進行表面形貌測試。研究表明，隨厚度增加， K/Mg交替(110)衍射峰和表面形貌均呈現波浪狀交替變化，表面粗糙度減?。籑g/K交替(110)衍射峰向高角度移動，表面粗糙度增大；K和 Mg單摻(110)衍射峰向小角度移動，晶粒尺寸和粗糙度增大；純BST薄膜(110)衍射峰向高角度移動，表面形貌較差。

4、>　　3.薄膜生長行為的驗證與優(yōu)化。Mg/K交替厚度較小時，具有較高的介電調諧率，隨厚度增加，介電調諧率和介電損耗均有所下降；K/Mg交替厚度較小時，調諧率較低，隨厚度增加，調諧率呈現波浪狀交替變化規(guī)律，與XRD和AFM測試相一致，八層時表現最優(yōu)的綜合介電性能；K單摻具有較高的調諧率和損耗，其綜合介電性能一般；Mg單摻具有較好的綜合介電性能；與純 BST薄膜相比，單摻和交替摻雜薄膜具有更好的綜合介電性能。通過生長與介電性能的研究可知：薄