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《solgel法mg摻雜pst薄膜的制備與介電性能研究》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在學(xué)術(shù)論文-天天文庫。
1、摘要微波可調(diào)介電材料在微波可調(diào)元器件上有著』。闊的應(yīng)用背景，如相控陣天線上的移相器，諧振器，濾波器等。就研究體系而言，目前主要集中在鈣鈦礦棚鐵電材料，如鈦酸鍶鋇(BST)及其摻雜系列。最近Cross等發(fā)現(xiàn)鈦酸鋸鉛(PST)陶瓷具有較高可調(diào)性和相當(dāng)?shù)偷慕殡姄p耗，是+種非常適用于電場調(diào)節(jié)元件的材料。與BST相比，特別作為薄膜材料，PST的鐵電臨界尺、J’較小，晶化溫度較低，制備工藝與Si微電子工藝兼容，更能夠滿足高性能的si基集成電路的需要，對推動現(xiàn)代器件發(fā)展的小型化和集成化具有十分重要的意義。目前幽內(nèi)外對于PST薄膜材料
2、的研究剛剛起步，對其的摻雜改性研究還不多。近年來的研究發(fā)現(xiàn)，Mg是非常有效的摻雜劑之一，但對于其影響機制，目前還不是很清楚，所以還需要對Mg離子摻雜改性進jj多方面的研究。本文全面綜述了微波可調(diào)鐵電薄膜材料的研究發(fā)展，總結(jié)了溶膠凝膠技術(shù)在制備此類材料中的應(yīng)用，簡要介紹了鐵電材料微波可調(diào)的基本原理及其應(yīng)用。本文采用溶膠凝膠鍍膜技術(shù)，通過微量Mg離子摻雜同時改進熱處理工藝等手段，在ITO基板上成功制備了多晶立方鈣鈦礦相Pbo4sr06Mg。TiI．、O¨(以下稱PST)薄膜。發(fā)現(xiàn)利用溶膠凝膠法制備的PST薄膜的晶相形成和品
3、相含量受熱處理條件和Mg的摻雜量所控制。在一定的摻雜范圍內(nèi)，由摻雜引起的品格畸變較小時，體系摻Mg平衡了晶體內(nèi)本征氧空位引入的電荷不平衡，使品相更為穩(wěn)定，析晶能力提高，晶相含量隨摻雜濃度的增大而提高。摻雜量偏離缺陷補償平衡點時，Mg摻雜引入額外的氧空位，晶格畸變增大使得形成的品相不穩(wěn)定，析晶能力下降，最終使晶相含量下降。Mg的摻入還影響到析晶與熱處理過程之陽j的關(guān)系。在高Mg摻量范圍，Mg含量越高，形成的晶相越不穩(wěn)定，熱處理時間越長，使熱處理過程中分解的品相量越多，隨Mg摻量越高和熱處理時間越長，薄膜中晶相含量越低。發(fā)
4、現(xiàn)在相同條件下制備的PST薄膜中，Mg摻雜在X約為O．03時，體系內(nèi)的電荷補償達到平衡，晶相相對較完整，體系品相含量和介電常數(shù)相對達最大。這時那些在低頻下有條件建立的極化子，其建立極化時所需克服的勢壘較大，在相對較低頻率下就出現(xiàn)弛豫和不再跟隨外場變化。當(dāng)Mg摻量高于x=0．03時，V體系中的Mg離子反而引入了額外的氧空位缺陷，不利于晶相形成，鈣鈦礦相含量減小，介電常數(shù)相對降低。同時，相對較不完整的品棚結(jié)構(gòu)，使弛豫出現(xiàn)在較高頻率下。發(fā)現(xiàn)熱處理溫度對PST薄膜的介電性能有兩種相對的影響作用，薄膜的介電電容值隨著燒結(jié)溫度的增
5、加出現(xiàn)一個極大值。在較低的溫度時，燒結(jié)溫度的升高，晶體含量增加，有利于薄膜介電電容值增大的作用占據(jù)優(yōu)勢。當(dāng)溫度達到一定值時，由溫度升高產(chǎn)生的氧空位缺陷，丌始超過晶體含量增加對介電電容值的影響占據(jù)主導(dǎo)地位，介電電容值丌始降低。高Mg摻雜量PST薄膜介電電容值在相對低的燒結(jié)溫度出現(xiàn)極大值。高Mg摻雜量相對引入了較多的氧空位，在相對低溫下即對PST薄膜的介電電容值的減小作用，較晶體含量對介電電容值的增大作用占土導(dǎo)地位，介電電容值在較低的溫度出現(xiàn)極大值。Mg摻雜PST薄膜的可調(diào)性隨測試頻率的變化而不同，在測量范圍內(nèi)，頻率為10
6、0KHz時薄膜調(diào)諧性最大，調(diào)諧量達到20～30％(外加偏壓為24V)。零偏壓下的損耗因子為O．5。綜合考慮呵調(diào)性和損耗得到薄膜的優(yōu)值K在101數(shù)量級。關(guān)鍵詞：鈦酸鍶鉛，Mg摻雜，薄膜，s01．gel，介電性能V浙江入學(xué)傾f．學(xué)位論文AbstractThemicrowavetunableferroelectricmaterialshavebeenwidelyappliedinmanyfieldsespeciallyinmicrowavetunabledevices，suchasphaseshifterinphasedar
7、rayantenna，resonantorandfilteretc．Asfarasmicrowavetunabledielectricmaterials，Bariumstrontiumtitanate(BST)anditsdopedserieshavebeeninvestigatedintensively．Recently，Crossetc．foundthatleadstrontiumtitanate(PST)hasbiggertunabilityandlowerloss，besidesthis，PSTisaperov
8、skiteferroelectricmaterialwhichhasgoodsolidsolution．BecauseoftheexpedientmodulationofcurietemperatureTctoroomtemperature，thelargerdielectric-temperaturecoefficients，P
