BST熱釋電薄膜的緩沖層結(jié)構(gòu)與性能研究.pdf

1、鈦酸鍶鋇(BaxSr1-xTiO3，簡稱BST)是一種鈣鈦礦結(jié)構(gòu)的鐵電材料，具有高介電常數(shù)、低損耗、低漏電流密度、電壓非線性強等優(yōu)點，尤其該材料具有優(yōu)良的熱釋電性能以及居里溫度可隨Ba/Sr比值自動調(diào)節(jié)等優(yōu)點，因此是研制非制冷型紅外探測器的優(yōu)選材料。為了滿足高性能非制冷紅外焦平面陣列(UFPA)對BST薄膜材料性能的要求，本文開展了對具有緩沖層結(jié)構(gòu)BST薄膜的射頻(RF)濺射生長工藝與性能研究。
　　在試驗中我們采用特殊的倒置桶形

2、BST靶的射頻(RF)濺射系統(tǒng)，因此BST陶瓷靶材的燒結(jié)成為工作的第一個重要環(huán)節(jié)。通過細(xì)致的工藝步驟，我們燒結(jié)出具有良好結(jié)晶和精確化學(xué)計量比的BST陶瓷靶，對靶材的測試表明，在10KHz、25℃條件下靶材介電常數(shù)達(dá)104量級，居里溫度約為20℃，可滿足試驗用靶材要求。
　　通過緩沖層工藝的研究發(fā)現(xiàn)，在Pt/Ti/SiO2/Si基片上先在低溫(200℃)下沉積(Ba3Sr)RuO3(簡稱BSR)緩沖層，再在高溫(560℃)沉積BST

3、主體層，可以使薄膜結(jié)構(gòu)和性能得到極大的改善。
　　采用倒置桶形BST靶的射頻(RF)濺射在Pt/Ti/SiO2/Si基片上制備具有BSR緩沖層結(jié)構(gòu)的BST薄膜，緩沖層厚度約為20nm，主體層厚度約為500nm。在一組已優(yōu)化的主體層工藝參數(shù)的基礎(chǔ)上我們系統(tǒng)研究了緩沖層沉積溫度、濺射功率、濺射氣壓、氧氬比、多層緩沖層結(jié)構(gòu)等工藝參數(shù)對于BST薄膜結(jié)構(gòu)和電性能的影響。通過系統(tǒng)的工藝研究與薄膜性能測試，提出了優(yōu)化的BST薄膜緩沖層生長工藝參