论文题目: 掺杂钛酸锶钡薄膜的制备与电性能的研究
论文类型: 博士论文
论文专业: 材料学
作者: 付兴华
导师: 傅正义
关键词: 薄膜,介电性能,微观结构,掺杂元素,溶胶凝胶技术
文献来源: 武汉理工大学
发表年度: 2005
论文摘要: (Sr,Ba)TiO3薄膜在DRAM、相位移器等领域的应用前景已成为国内外材料研究的主要领域之一。本文以Ba（Ac）2、Sr（Ac）2·1/2H2O和Ti（OC4H9）4为主要前驱化合物,研究了sol-gel技术制备薄膜的工艺参数、结构与性能的关系。 冰醋酸、无水乙醇作为溶剂,其用量分别为10～20ml,丙三醇和乙酰丙酮0.5～2ml分别作为表面活性剂和螯合剂时,制得溶胶的PH值为3～4,粘度为3cp～6cp,浓度为O.3～O.4mol/L。当均胶速率为3500r/min,时间为30s时,均胶三层的薄膜厚度为450nm。当升/降温速率为0.5～1℃/min,保温时间为1小时,薄膜表面颗粒分布均匀,无裂纹。Pt/TiO2/SiO2/Si（100）结构稳定了Pt电极,避免了电极的剥落。乙酰丙酮是较理想的螯合剂,它能使钙钛矿的形成温度降低到624℃,其机理为溶胶中的乙酰丙酮由酮式向烯醇式异构体的转变,容易地与Ti（COC4H9）4螯合形成网络结构,而Ba2+、Sr2+等离子能均匀的分布在此网络中,热分解时金属离子能够均匀地分布,避免了某些阳离子的富集,利于晶相的形成,晶粒能够均匀地长大,其平均粒径为80nm。当薄膜的退火温度为750℃、厚度为450nm时,表现出较好的电性能。 SrTiO3和BaTiO3有不同的居里温度点,可以通过调整Sr/Ba,的比例改变SBT薄膜的居里温度点,获得最大的介电常数。在相同测试频率（1KHz）下,在低阻硅（3～6Ωcm）基片上制备的薄膜,Sr/Ba比为O.5（M3）时,Sr0.5Ban0.5TiO3薄膜相对于其它sr/Ba比的薄膜而言,其相对介电常数ε r最大（ε r=78）,介质损耗tan δ最小（tan δ=O.057）,最大介电常数温度点Tm为305K;但当同样Sr/Ba=O.5的薄膜在高阻硅（3000 Ω cm）基片上生成时,εr和tan δ分别为l 00.54和0.060,Tm为308K,其性能远优于低阻硅基片上生长的薄膜。在两种基片上沉积的薄膜均具有良好的介频特性。 微量元素铋、钇（其掺量范围分别为0.000～0.030mol）和铌（其掺量范围为0.000～O.0412mol）均降低了SBT薄膜的介质损耗tan δ,且随着微量元素添加量的增加,最大介电常数温度点Tm逐渐移向低温,介电常数峰的半高宽增
论文目录:
第1章 绪论
1.1 (Sr_xBa_(1-x))TiO_3薄膜的应用热点
1.2 BST薄膜制备技术与发展
1.3 薄膜的结构
1.4 存在的问题
1.5 实验目的及内容
1.6 实验原料及主要测试仪器
第2章 BST薄膜sol-gel的制备技术
2.1 基片
2.2 电极的制备
2.3 溶胶的制备
2.4 热处理制度
2.5 螯合剂对BST薄膜结构与性能的影响
2.6.退火温度对薄膜结构与性能的影响
2.7 薄膜厚度对性能的影响
2.8 本章结论
第3章 BST薄膜的介电性能
3.1 Sr_(1-x)Ba_xTiO_3薄膜的介电性能
3.2 Sr_(0.5)Ba_(0.5-x)Bi_xTiO_3薄膜的介电性能
3.3 Sr_(0.5)Ba_(0.5-y)Y_yTiO_3薄膜的介电性能
3.4 Sr_(0.5)Ba_(0.5)Ti_(1-z)Nb_zO_3薄膜的介电性能
3.5 不同硅片对BST薄膜介电性能的影响
3.6 本章结论
第4章 BST薄膜的铁电性能
4.1 铁电畴和畴运动
4.2 Sr_(0.5)Ba_(0.485)Bi_(0.015)TiO_3薄膜的微畴结构
4.3 Sr_(0.5)Ba_(0.5-x)Bi_xTiO_3薄膜的电滞回线
4.4 本章结论
第5章 BST薄膜结构分析
5.1 BST薄膜的表面和断面形貌
5.2 BST薄膜的XRD分析
5.3 BST薄膜的TEM和HRTEM分析
5.4 Sr_(0.5)Ba_(0.5-x)Bi_xTiO_3粉末的FTIR分析
5.5 本章结论
第6章 结论
创新及研究展望
参考文献
附录一：读博期间发表及录用的论文
附录二：相关专业的获奖情况
致谢
发布时间: 2005-10-11
参考文献
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