【摘 要】
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钛酸锶钡铁电薄膜被认为是用于可调微波器件的最佳候选材料,在微波器件使用的频率和温度范围内,具有高介电调制率、低损耗、小漏电流,低电压滞后、良好的温度稳定性的铁电薄
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钛酸锶钡铁电薄膜被认为是用于可调微波器件的最佳候选材料,在微波器件使用的频率和温度范围内,具有高介电调制率、低损耗、小漏电流,低电压滞后、良好的温度稳定性的铁电薄膜是研究者追求的主要目标.本文针对钛酸锶钡薄膜在微波器件的应用中仍然存在的部分问题,主要做了如下的研究:首先研究了PLD方法制备(Sr<,0.98>Ba<,0.02>)TiO<,3>/MgO薄膜的生长工艺.虽然MgO与薄膜之间的晶格失配达到7﹪,通过改善沉积生长的工艺参数,最终在氧压为10<-3>Pa和衬底温度为850℃时,获得了面外外延生长的(Sr<,0.98>Ba<,0.02>)TiO<,3>薄膜.发现随着氧气压的降低,薄膜晶格常数增大、生长速率增加、结晶取向和表面形貌也有很大的改变.研究了(Ba<,0.8>Sr<,0.2>)(Ti<,1-x>Zr<,x>)O<,3>(BSTZ)薄膜的非线性介电特性,发现随着Zr含量的增加,薄膜调制率降低,但是薄膜的损耗和漏电流显著减小.设计制作了具有不同成份梯度的BSTZ多层薄膜,俄歇深度分析证明了薄膜中成份的梯度分布.介电特性研究得到,多层薄膜随着成份梯度的增大,薄膜的介电系数和介电可调性也得到增强,铁电性得以抑制;同时,多层薄膜的温度稳定性有了显著改善,并察到薄膜中由氧缺位运动产生的激活能为1.02 eV的介电弛豫过程.结合XRD和Raman谱分析,得到随着成份梯度的增加,薄膜的内应变增加,这是导致薄膜性能改变的主要因素之一.以上研究表明,BSTZ薄膜具有优越的介电性能,而应用应变工程的思想,设计制作具有成份梯度的人工结构薄膜是改善薄膜性能的重要途径之一.
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