Cd摻雜BZN薄膜的制備和性能研究.pdf

1、Bi5.1 ZnNb5.1 O7(BZN)是一種立方焦綠石結(jié)構(gòu)的新型介電材料，具有很低的介電損耗，較高的可調(diào)性等特點(diǎn)，而成為一種很有發(fā)展前途的微波介質(zhì)材料。因此，BZN薄膜的制備及其性能研究具有非常重要的應(yīng)用價(jià)值。本論文利用射頻磁控濺射方法(RF magnetron supttering)制備Cd摻雜BZCN薄膜，對(duì)其生長(zhǎng)工藝以及性能等方面展開(kāi)了系統(tǒng)的探討和研究，主要結(jié)果如下：
　　(1)研究了Cd摻雜BZCN濺射靶材的燒結(jié)工藝。

2、并制備了不同摻雜濃度的平面BZCN陶瓷靶材(Bi1.5Zn0.9Cd0.1Nb1.5O7、Bi1.5Zn0.8Cd0.2Nb1.5O7、Bi1.5Zn0.7Cd0.3Nb1.5O7、Bi1.5ZnNb1.5O7)。通過(guò)大量的實(shí)驗(yàn)，優(yōu)化了燒結(jié)工藝，壓制壓力為200MP，燒結(jié)溫度為1100℃，保溫3小時(shí)。XRD分析表明靶材無(wú)雜相，SEM分析發(fā)現(xiàn)靶材結(jié)構(gòu)致密無(wú)裂痕，相對(duì)密度達(dá)到90％以上。
　　(2)在Pt(111)/TiO2/SiO2

3、/Si基片上制備了結(jié)構(gòu)良好的BZCN薄膜。系統(tǒng)研究了基片溫度、濺射氣氛、濺射功率等對(duì)薄膜表面形貌和結(jié)晶情況的影響，優(yōu)化了BZCN薄膜的生長(zhǎng)工藝參數(shù)。在濺射氣壓為4Pa，O2/Ar比為1/5，襯底溫度為600℃下生長(zhǎng)，并在700℃的O2氣氛下進(jìn)行退火30min制備的BZCN薄膜，結(jié)晶良好，晶粒大小為45－80nm，表面平整，RMS=1.86nm。
　　(3)制備Au/BZCN/Pt平板結(jié)構(gòu)電容器，測(cè)試BZCN薄膜的介電性能。在測(cè)試頻

4、率為100KHz，外加偏壓40V時(shí)，得到優(yōu)化條件下制備的BZCN薄膜的介電常數(shù)為183，介電損耗小于0.004，可調(diào)率為11.8％。介電常數(shù)和損耗隨頻率(1－100KHz)的變化不大。在二次退火的情況下，可調(diào)率升到18.4％，但同時(shí)損耗也增大。
　　(4)研究了不同 Cd摻雜比例的BZCN薄膜的性能變化。在Bi1.5Zn1－xCdxNb1.5O7(x=0、0.1、0.2、0.3)薄膜中，Cd摻雜比例越大，可調(diào)率越大，損耗基本不變。