论文部分内容阅读
钛酸锶钡(BaxSr1-xTiO3)具有介电常数较大且随外加直流偏置电场的变化而变化的特点，所以被广泛用作相控阵雷达天线中介质移相器的材料。BST薄膜用作微波调谐材料时，要求尽量高的调谐率和较小的介电损耗，从而降低器件的插入损耗，提高响应速度和灵敏度。本文通过对BST薄膜掺杂改性和引入TiO2缓冲层，使BST薄膜在保持一定调谐率的同时降低介电损耗，提高了综合介电性能。
采用脉冲激光沉积工艺(PLD)在Pt/Ti/SiO2/Si衬底上制备了不同Fe掺杂量的BSFT薄膜。结果表明，Fe离子作为受主掺杂剂进入BST晶格，使BSFT薄膜受张应力作用，适量的Fe掺杂能补偿氧空位的施主行为，提高BST薄膜的势垒高度，降低介电损耗和漏电流密度。Fe掺杂量为0.3 mol％的BSFT薄膜在1 MHz、300 kV/cm下的介电损耗、调谐率和优值分别为：0.88％、44％和50.2。同时，Fe离子掺杂提高了BST薄膜介电调谐率的温度稳定性。
Sol-gel工艺制备的TiO2呈金红石相；采用PLD工艺，用金属Ti靶得到了无定形态的TiO2缓冲层，用陶瓷TiO2靶制备的TiO2则为板钛矿结构。较高的TiO2沉积温度和沉积氧压均有助于提高BST/TiO2异质结构的综合介电性能。无论采用金属Ti靶还是陶瓷TiO2靶，在优化工艺条件下，BST/TiO2异质结构的介电调谐性能都得到了相同程度的提高。用PLD工艺制备的BST/TiO2异质结构的介电调谐性能优于用溶胶.凝胶工艺制备TiO2缓冲层的BST/TiO2薄膜。在200 kV/cm、1 MHz下，BST/TiO2薄膜的调谐率达到38.5％，损耗为0.87％，优值为44.2，比无缓冲层BST薄膜的优值提高了1倍。