介質(zhì)移相器用鐵電薄膜性能優(yōu)化研究.pdf

1、作為介質(zhì)移相器用的鐵電薄膜材料，必須具有介電常數(shù)大、非線性強(qiáng)、介質(zhì)損耗(EMBED Equation.3)小、漏電流低等特性。本文通過(guò)對(duì)退火溫度、擇優(yōu)
　　取向、組分梯度的研究，對(duì)鈦酸鍶鋇(BST)薄膜進(jìn)行了性能優(yōu)化。采用射頻磁控濺射法，成功制備出鋯鈦酸鋇(BZT)薄膜，并研究了氧氬比和Zr/Ti比對(duì)BZT薄膜性能的影響。最后對(duì)BST、BZT薄膜進(jìn)行了溫度和疲勞特性測(cè)試。取得了以下研究結(jié)果：
　　1.在不同基片上制備出的BS

2、T薄膜能承受的最高退火處理溫度不同，分別為900℃(Al2O3基片)、1100℃(LaAlO3基片)和1200℃(MgO基片)。基片的晶格常數(shù)和熱膨脹系數(shù)是影響承受溫度的主要因素。退火溫度越高，BST薄膜的偏壓特性越好，優(yōu)值越高。
　　2.在(110)方向擇優(yōu)的BST薄膜鐵電性要強(qiáng)于在(100)方向擇優(yōu)的，BST(110)薄膜具有更大的介電常數(shù)和調(diào)諧率，更小的EMBED Equation.3。
　　3.具有組分梯度的BST薄

3、膜具有更低的介質(zhì)損耗，但調(diào)諧率方面不如單層結(jié)構(gòu)。Ba0.5Sr0.5TiO3/Ba0.6Sr0.4TiO3結(jié)構(gòu)性能要優(yōu)于Ba0.6Sr0.4 TiO3/Ba0.5Sr0.5TiO3結(jié)構(gòu)。
　　4.采用射頻磁控濺射法，成功制備出BZT多晶薄膜。BZT薄膜結(jié)晶良好，平整致密，無(wú)針孔，晶粒大小均勻，具有較低的漏電流。薄膜鐵電性較弱，偏壓電場(chǎng)為400kV/cm時(shí)，調(diào)諧率為15％，EMBED Equation.3為0.016。膜厚減半后(偏

4、壓電場(chǎng)為800 kV/cm)調(diào)諧率增至33.5%，EMBED Equation.3為0.021。
　　5.隨著沉積時(shí)O2/Ar比的增大，BZT薄膜取向由(l00)方向逐漸向(111)方向轉(zhuǎn)變。薄膜的晶粒大小、表面粗糙度、介電常數(shù)、調(diào)諧率和EMBED Equation.3都隨著O2/Ar比的升高而增大。BZT薄膜的鐵電性也得到增強(qiáng)。
　　6.對(duì)比BaZr0.2Ti0.8O3薄膜和BaZr0.1Ti0.9O3薄膜，發(fā)現(xiàn)減少Zr4