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钛酸锶钡(BaxSr1-xTiO3,简称BST)薄膜具有非线性强、漏电流小、居里温度可调等特点,因而在介质移相器、压控滤波器等方面有着广泛的应用前景。本文通过对BST 薄膜的制备工艺、微观结构、铁电性能以及BST 陶瓷靶材等进行研究,取得了以下研究结果:(1) 当x≤0.6 时,BaxSr1-xTiO3 陶瓷的晶格常数比c/a =1,BST 陶瓷的晶体结构属于立方顺电相,无明显的电滞回线;当x>0.6 时,晶格常数c 大于a,此时BST 陶瓷的晶体结构属于四方铁电相,具有典型的电滞回线。不同组成BST 陶瓷的居里温度(TC)都比居里-外斯温度(T0)高,其差值TC-T0在2 14℃范围内。居里温度和组成存在以下线性关系:TC (℃)=-195.0+322.2x。除了x≤0.5 的样品以外,BST 陶瓷的Pr和EC都随Ba/Sr 比增大而增大。在以上研究的基础上,制备出了致密、均匀、平整、满足射频磁控溅射要求的ф120mm BST 陶瓷靶材。(2) 射频磁控溅射制备BST 薄膜的最佳工艺条件为:衬底温度400℃,溅射功率90100W,氧氩比5:1,溅射气压0.1Pa,靶基距71mm。(3) 利用扫描力显微镜中的压电模式(PFM)观察到了BST 薄膜中存在的a 畴和c畴,初步确定了BST薄膜中多畴转变为单畴的临界尺寸在28nm31nm之间。(4) 制备的BST 薄膜内部化学成分基本一致,氧缺位在薄膜体内比表面更严重;Pt 底电极向薄膜和衬底扩散,BST/Pt 以及Pt/SiO2之间存在明显的界面过渡层。(5) 介电偏压特性曲线和电滞回线都表明制备的Ba0.6Sr0.4TiO3 薄膜具有铁电性,厚度为500nm、晶粒尺寸为30nm 的BST 薄膜介电系数电压变化率为29.4%,剩余极化强度(Pr)为1.14μC/cm2,矫顽场强(EC)约为22.28kV/cm,并利用公式ε≈(1 ?P)/(ε0 ?E) 讨论了介电偏压特性曲线和电滞回线之间的联系。(6) 晶粒尺寸和膜厚直接影响矫顽场强、最大极化强度。晶粒尺寸对单畴态薄膜的矫顽场强影响特别显著,而对其它状态薄膜的矫顽场强影响不明显。