梯度BST薄膜的MOD制備及表征.pdf

1、鈦酸鍶鋇鐵電薄膜具有介電常數(shù)高、熱釋電系數(shù)高、介電損耗低、漏電流小、居里溫度可調(diào)以及非線性強(qiáng)等特點(diǎn),成為鐵電集成器件領(lǐng)域最廣泛研究的鐵電薄膜材料之一。組分梯度BST薄膜以組分沿著垂直于襯底方向的變化為特征,通過調(diào)節(jié)Ba/Sr比來形成梯度結(jié)構(gòu),近年來成為該領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。用鋇或鍶組分在空間上呈梯度變化的過渡層代替組分均勻的層結(jié)構(gòu),減緩了薄膜/基片界面突變,并在梯度薄膜中發(fā)現(xiàn)了許多新的材料特性,從而產(chǎn)生了梯度BST薄膜在場致發(fā)光器件、非線性

2、光學(xué)器件、以及微波可調(diào)器件中的應(yīng)用。BST薄膜可采用多種方法進(jìn)行制備,而金屬有機(jī)沉積(MOD)法,由于具有成分容易控制、熱處理溫度低、無需具備真空條件、工藝簡便、成本低廉等優(yōu)勢,被廣泛應(yīng)用。本論文采用MOD方法,在硅鉑片(Pt/Ti/SiO2/Si)上制備了梯度BaxSr1-xTiO3(BST)薄膜,采用XRD,SEM,AFM分析薄膜的微結(jié)構(gòu)與結(jié)晶特性,研究梯度BST薄膜的非線性介電性質(zhì),并與單組分BST薄膜進(jìn)行了比較。主要包括以下內(nèi)容

3、:首先,通過改變配制前驅(qū)溶液以及薄膜熱處理的工藝參數(shù),本論文在硅鉑片基片上制備了單組分BST薄膜。使用乙二醇甲醚為溶劑配制的前驅(qū)溶液來制備薄膜,并且在700-750℃退火120min得到的BST薄膜結(jié)晶特性較好。在優(yōu)化的單組分BST薄膜制備研究基礎(chǔ)上,本論文研究了梯度BST薄膜,按照組分沿著垂直于襯底方向呈梯度變化設(shè)計了組分梯度BST薄膜。分析顯示薄膜呈現(xiàn)多晶狀態(tài),梯度BST薄膜的表面平整,界面清晰,薄膜截面大致可觀察到薄膜中組分的變化