高性能铁电薄膜制备、结构与性能研究

论文摘要

钛酸锶钡（Ba1-xSrxTiO3,BST）由于其介电常数可通过外加电场来调节（即介电可调性能）,从而成为微波调谐器件的重要材料,并获得广泛的研究。本论文利用改进溶胶凝胶（Sol-gel）法制备系列BST薄膜,重点研究了标准计量比和非标准计量比的钇（Y）掺杂、锰（Mn）掺杂、Y和Mn复合掺杂及梯度浓度掺杂结构薄膜,及其对BST形貌、结晶及介电性能的影响。主要结果如下:1.研究了标准计量比和非标准计量比的Y、Mn单一掺杂及复合掺杂的BST薄膜,利用原子力显微镜（AFM）、X射线衍射（XRD）对薄膜表面进行了分析,薄膜表面形貌和结晶较好;介电测试表明,复合掺杂薄膜有较好的综合介电性能,非标准计量比薄膜有较低的介电损耗和较好的稳定性,是研究的发展方向。2.研究了Y、Mn复合掺杂梯度的标准计量比和非标准计量比的BST薄膜,利用XRD、AFM对薄膜进行分析,上、下梯度掺杂薄膜表面形貌良好,上梯度结构最佳。介电测试表明,梯度结构有利于介电损耗进一步降低,稳定性进一步提高;非标准计量比有助于介电损耗降低和稳定性提高。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 BST 材料的特性
• 1.2 常规BST 薄膜制备技术
• 1.3 BST 薄膜研究进展
• 1.3.1 工艺改进
• 1.3.2 掺杂改性
• 1.3.3 结构优化
• 1.4 选题与工作内容
• 第二章 Sol-gel 法BST 薄膜
• 2.1 引言
• 2.2 Sol-gel 工艺原理
• 2.3 Sol-gel 法制备工艺
• 2.3.1 工艺流程
• 2.3.2 工艺实施
• 2.4 Sol-gel 法工艺改进
• 2.4.1 实验工艺
• 2.4.2 性能研究
• 第三章 BST 薄膜的性能优化研究
• 3.1 实验工艺及测试条件
• 3.2 Y 掺杂BST 薄膜
• 0.6Sr_0.4TiO₃ 薄膜'>3.2.1 Y 掺杂Ba_0.6Sr_0.4TiO₃薄膜
• 3.2.2 化学计量比对Y 掺杂BST 薄膜的影响
• 3.3 化学计量比对Mn 掺杂BST 薄膜的影响
• 3.3.1 表面形貌分析
• 3.3.2 结晶取向分析
• 3.3.3 介电性能研究
• 3.4 化学计量比对Y、Mn 复合掺杂BST 薄膜的影响
• 3.4.1 表面形貌分析
• 3.4.2 结晶取向分析
• 3.4.3 介电性能研究
• 3.5 梯度掺杂对BST 薄膜的影响
• 3.5.1 表面形貌分析
• 3.5.2 介电性能研究
• 3.6 本章小结
• 第四章 主要结论及进一步工作建议
• 致谢
• 参考文献
• 攻硕期间取得的成果