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典型的钙钛矿结构的钛酸锶钡(BaxSr1-xTiO3)材料具有极强的非线性介电性质,其介电常数随外加直流偏压变化,利用这种性质可制成薄膜介质变容管。钛酸锶钡薄膜介质变容管易于与微波电路集成,能有效减小电路体积,可应用于压控振荡器中。压控振荡器用钛酸锶钡薄膜要求一定的介电可调率、较低的介电损耗,从而提高整个器件的Q值,降低相位噪声。本论文针对压控振荡器用钛酸锶钡薄膜的性能要求,对薄膜性能进行优化,并对薄膜介质变容管的微细加工进行了研究,主要内容和结果如下:1、优化射频磁控溅射工艺,制备了低损耗Ba0.5Sr0.5TiO3(BST)薄膜材料。研究表明,Mn2+掺杂能够补偿BST薄膜中的氧缺陷,降低薄膜的介电损耗。本论文通过分析衬底表面沉积粒子的能量状态,对溅射工艺条件如基片温度、溅射功率、总气压等进行优化,在Pt/Ti/Al2O3(0001)衬底上制备了调谐率为~50%、损耗<1%的Mn2+掺杂BST薄膜。2、采用SiN缓冲层进一步降低BST薄膜的介电损耗。由于SiN具有极低的介电损耗,在BST薄膜上制备SiN薄层能够在上电极与BST薄膜之间形成一个良好的阻挡层,从而显著降低薄膜的漏电流,薄膜的介电损耗也随之降低。研究表明,BST/SiN薄膜的介电损耗随着SiN薄层厚度的增加而降低。当SiN层厚度与BST薄膜厚度之比达到0.2时,薄膜的介电损耗降到0.49%,薄膜的优质因子达到50.1,薄膜的介电可调与介电损耗达到了较好的折中。采用电容串联模型分析了BST/SiN薄膜介电可调与介电损耗随SiN厚度增加而降低的规律。3、采用氧等离子体处理BST薄膜表面以改善其介电性能。氧等离子体表面处理能够降低薄膜表面污染,减少薄膜表面缺陷。实验发现,当氧等离子体处理功率在200W以下时薄膜的介电损耗和介电常数都会下降,经过200W氧等离子处理5分钟后的BST薄膜的介电损耗从2.4%降低到1.1%。而当氧等离子体处理功率大于200W时,由于薄膜表面变得十分粗糙,薄膜的介电损耗反而上升。4、采用微细加工技术研制压控振荡器用BST薄膜变容管。成功研制的变容管有效面积在80~200μm2之间,电容值介于0.1pF~1.5pF之间,在50kHz频率下器件Q值达到156,器件的调谐率为25.6%。