新型BaTi-,2-O-,5-薄膜的脈沖激光沉積與結構調(diào)控.pdf

1、本文采用電弧熔煉技術合成BaTi2O5純相粉末，經(jīng)熱壓燒結制備出較高致密度的BaTi2O5陶瓷，研究了燒結工藝對其結構和介電性能的影響；在此基礎上，利用脈沖激光沉積技術，通過工藝調(diào)整和結構控制并引入與BaTi2O5相匹配的MgO薄膜緩沖層，在Si襯底上制備了(020)擇優(yōu)取向的BaTi2O5薄膜，為新型功能器件的應用提供了一種環(huán)境友好的鐵電新材料。
　　 研究表明，采用電弧熔煉技術可以有效抑制BaTi2O5的相分解，獲得BaTi

2、2O5純相粉末；利用真空熱壓燒結技術，通過提高燒結溫度、增大燒結壓力和延長保溫時間能有效促進BaTi2O5陶瓷的致密化，獲得晶粒發(fā)育良好、致密度較高的BaTi2O5陶瓷，確定了適宜的致密化工藝為：1190℃-50MPa-2h；對BaTi2O5陶瓷進一步退火可降低其氧空位，且不影響其物相組成；BaTi2O5陶瓷的介電常數(shù)和介電損耗隨測試頻率的增加而降低，1MHz時分別為33和0.03；隨測試溫度的升高，其介電常數(shù)逐漸增大，在居里點(Tc=

3、410℃)附近達到峰值660。
　　 以MgO陶瓷為靶材，利用脈沖激光沉積技術在Si(100)襯底上制備MgO薄膜緩沖層。隨沉積溫度的升高，MgO薄膜呈現(xiàn)出(200)擇優(yōu)取向趨勢，晶粒逐漸變大，排列更加緊密；增大激光能量密度有利于提高Mgo薄膜的結晶性并使晶粒長大，確定了適宜的制備條件是激光能量密度1.18J/cm2，沉積溫度400℃，真空環(huán)境，在此條件下獲得了沿(200)方向擇優(yōu)取向、結晶性好、表面平整的MgO薄膜緩沖層。

4、r>　　 以BaTi2O5陶瓷為靶材，在沉積有MgO緩沖層的Si(100)襯底上進一步脈沖激光沉積BaTi2O5薄膜。結果表明，隨著激光能量密度、沉積溫度和氧分壓的適當增大，BaTi2O5薄膜呈現(xiàn)為沿(020)方向擇優(yōu)生長，且晶粒尺寸變大、數(shù)量增多，排列更加均勻緊密。在適宜的沉積條件(激光能量密度1.58J/cm2，沉積溫度715℃，沉積氧壓15Pa)下，制備出沿(020)方向擇優(yōu)生長，表面平整致密，晶粒發(fā)育良好，大小均勻，結合緊密的