倒筒靶RF濺射制備BST熱釋電薄膜研究.pdf

1、(Ba,Sr)TiO3（簡稱BST）是一種鈣鈦礦結(jié)構(gòu)的鐵電材料，具有介電常數(shù)高、漏電流密度小、熱釋電性能優(yōu)良以及居里溫度可調(diào)等特點(diǎn)，是制作單片式非制冷焦平面陣列（UFPA）的理想材料之一。為了滿足單片式UFPA器件研制的需要，本文開展了BST薄膜的倒筒靶射頻（RF）濺射生長研究：
　　首先進(jìn)行了筒形BST陶瓷靶的燒結(jié)工藝研究，在優(yōu)化燒結(jié)條件下制得結(jié)構(gòu)致密，結(jié)晶良好的Ba0.65 TiO Sr0.353陶瓷靶。在10KHz、25℃條

2、件下測(cè)得靶材的介電常數(shù)達(dá)104，靶材居里溫度為19℃，可滿足RF濺射應(yīng)用要求。
　　通過緩沖層研究，發(fā)現(xiàn)在Pt/Ti/SiO2/Si基片上先低溫（200℃）沉積(Ba,Sr)RuO3（簡稱 BSR）緩沖層，再高溫（560℃）沉積 BST主體層，可以使薄膜質(zhì)量得到明顯改善。
　　采用倒筒靶RF濺射法在Pt/Ti/SiO2/Si基片上制備帶BSR緩沖層的BST薄膜。系統(tǒng)研究了沉積溫度、靶－基距、濺射功率、濺射總氣壓、氧氬比、自偏

3、壓以及退火處理對(duì)薄膜微觀結(jié)構(gòu)和電學(xué)性能的影響，優(yōu)化了BST薄膜的生長工藝參數(shù)。在優(yōu)化條件下制備的BST薄膜平整度高、結(jié)晶性好、耐壓能力強(qiáng)，在室溫下熱釋電系數(shù)可達(dá)6.73×10-7 C.cm-2.K-1。
　　采用基片雙軸旋轉(zhuǎn)的方式制備了BST薄膜，分析了在該方式下制備的薄膜的均勻性和一致性，并與固定基片方式下制備的薄膜進(jìn)行了比較，驗(yàn)證了雙軸旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)大面積成膜的可行性。
　　最后，將研制的BST薄膜加工為NiCr/BST/BS