CaCu3Ti4O12巨介電薄膜的制備與性能優(yōu)化.pdf

1、本文使用溶膠-凝膠旋涂法在Pt/Ti/SiO2/Si襯底上成功制備了CaCu3Ti4O12(CCTO)薄膜，通過(guò)改變退火溫度、預(yù)燒溫度、晶化方式、晶化時(shí)間等工藝參數(shù)研究不同工藝對(duì)薄膜結(jié)構(gòu)及性能的影響；通過(guò)摻雜磁性元素的方法來(lái)改善CCTO薄膜的結(jié)構(gòu)及介電性能并探索其稀磁特性。利用X射線(xiàn)衍射(XRD)對(duì)不同工藝制備CCTO薄膜的相結(jié)構(gòu)進(jìn)行了研究；利用掠入射X射線(xiàn)分析(GIXA)技術(shù)對(duì)CCTO薄膜的殘余應(yīng)力進(jìn)行表征；采用掃描電子顯微鏡(SEM

2、)觀察了薄膜的表面形貌；通過(guò)恒電位儀對(duì)薄膜的介電性能進(jìn)行測(cè)量；利用振動(dòng)樣品磁強(qiáng)計(jì)(VSM)對(duì)摻雜CCTO薄膜進(jìn)行磁性能測(cè)量。
　　XRD結(jié)果表明CCTO薄膜的初始晶化溫度為650oC，在750oC退火后薄膜結(jié)晶程度良好；傳統(tǒng)退火方式與快速退火方式制備的CCTO薄膜物相結(jié)構(gòu)無(wú)明顯變化，但晶粒尺寸明顯長(zhǎng)大；傳統(tǒng)退火晶化時(shí)間對(duì)薄膜的結(jié)構(gòu)有較大影響，XRD結(jié)果顯示晶化4個(gè)小時(shí)的CCTO薄膜晶粒最小。
　　SEM觀察結(jié)果表明，在不同晶

3、化時(shí)間所制備的薄膜中，隨著晶化時(shí)間的改變，CCTO薄膜中有少量微細(xì)孔洞出現(xiàn)，其中晶化4個(gè)小時(shí)的薄膜中孔洞數(shù)量相對(duì)較多。
　　使用基于GIXA技術(shù)的薄膜殘余應(yīng)力的測(cè)量方法研究了CCTO薄膜中的殘余應(yīng)力及不同晶化時(shí)間與殘余應(yīng)力的變化關(guān)系。測(cè)量后發(fā)現(xiàn)晶化時(shí)間為4個(gè)小時(shí)的CCTO薄膜殘余應(yīng)力最小，可能是由于其薄膜中微細(xì)孔洞較多，產(chǎn)生了應(yīng)力松弛所致。
　　CCTO薄膜的介電性能測(cè)試表明，傳統(tǒng)長(zhǎng)時(shí)間退火處理的薄膜比快速熱退火處理的薄膜擁