非晶 Ti-Al 过渡层对 Pt/Ba0.6Sr0.4TiO3/Pt电容器结构和性能的影响

应用磁控溅射法在 Pt/Ti/SiO2/Si(001)衬底上制备 5 mm 厚超薄非晶 Ti-Al 薄膜作为过渡层,利用脉冲激光沉积法制备 Ba0.6 Sr0.4TiO3 薄膜,构造了 Pt/Ba0.6Sr0.4TiO3/Pt(Pt/BST/Pt)和 Pt/Ti-Al/Ba0.6Sr0.4TiO3/Ti-Al/Pt(Pt/Ti-Al/BST/Ti-Al/Pt)结构的电容器,研究了 Ti-Al 过渡层对 Pt/BST/Pt 电容器结构及其性能的影响.实验表明,过渡层的引入有效地阻止了 Pt 电极和 BST 薄膜的互扩散,降低了 BST 薄膜氧空位的浓度,提高了铁电电容器的介电性能.当测试频率为 1 kHz、直流偏压为0 V时,介电常数由引入过渡层前的 530 增大到引入后的 601,介电损耗则由0.09减小到0.03.而且过渡层的引入有效地降低了 BST 薄膜的漏电流,使正负向漏电流趋于对称,在测试电压为5 V 时,漏电流密度由3.8×10-5 A/cm2 减小到 8.25 ×10-6 A/cm2.     

溶胶-凝胶法制备(Ba,Sr,Ca)TiO3薄膜及其介电调谐性能分析

本文采用溶胶-凝胶法在Pt(111)/TiO2/SiO2/Si衬底上制备了(Ba0.6Sr0.4)1-xCaxTiO3(BSCT)(x=0,0.1,0.2,0.3,0.4)薄膜.XRD及SEM结果表明表明,薄膜结晶良好,形成单一的钙钛矿结构,没有明显的裂缝.薄膜厚度大约为500nm.从介电常数和直流偏压电场的关系曲线上并没有滞后现象,这说明BSCT薄膜处于顺电相.随着x的增加,薄膜的介电常数、介电损耗和调谐率都有所下降,而优值有所提高.J-V特性表明Ca的加入显著降低了薄膜的漏电流.     

电解液浓度对BaxSr(1-x)TiO3微弧氧化膜微观结构及介电性能的影响

用Ba(OH)2·8H2O和Sr(OH)2·8H2O配制电解液,工艺参数分别设置为电流密度20 A/dm2、电流频率100Hz、反应时间20 min及占空比85;,采用微弧氧化法在工业纯Ti板(99.5;)表面原位生长BaxSr(1-x)TiO3薄膜.分析了相同Ba2+ /Sr+比条件下,电解液浓度对薄膜物相、表面形貌及薄膜厚度的影响.结果表明:所得薄膜均主要由四方相Ba0.5Sr0.5TiO3构成;Ba2+和Sr2+各为0.2 mol/L时所得薄膜的表面平整度及致密性最好,表面粗糙度值最小,并检测了该薄膜在不同频率下的介电常数和介电损耗,发现两者均随频率的增加而减小;薄膜厚度随电解液浓度的增加而增加.     

钙钛矿型氧化物电极对Ba0.6Sr0.4TiO3薄膜电学性能的影响

采用脉冲激光沉积技术(PLD)在单晶基片LaAlO3(001)、MgO(002)上分别制备Ba06Sr04TiO3/La0.5Sr05CoO3(BST/LSCO)、Ba0.6Sr04TiO3/SrRuO3 (BST/SRO)异质结构,研究了LSCO和SRO底电极对BST薄膜晶相结构、表面形貌及BST薄膜电容器的电学特性的影响.研究发现,沉积在钙钛矿氧化物底电极上的BST薄膜表面平整,并都具有良好的外延生长.由于生长在LSCO底电极BST薄膜的压应力大于生长在SRO底电极的压应力,BST/LSCO异质结构的介电可调率为79.58;,而BST/SRO的介电可调率仅为68.26;,两种底电极上生长的BST薄膜都具有较低的漏电流.     

溶胶-凝胶法制备Ca0.4Sr0.6Bi4Ti4O15细晶陶瓷

采用凝胶预碳化处理工艺制备了颗粒粒径较小,无硬团聚的Ca0.4Sr0.6Bi4Ti4O15纳米粉体,以Ca0.4Sr0.6Bi4Ti4O15非晶团簇粉体为陶瓷素坯的原料,同组分高浓度的Ca0.4Sr0.6Bi4Ti4O15溶胶为粘结剂,制备了Ca0.4Sr0.6Bi4Ti4O15细晶陶瓷,研究了Ca0.4Sr0.6Bi4Ti4O15粉体的相结构和微观形貌以及陶瓷的显微结构和铁电性能.实验结果表明:700 ℃焙烧粉体呈现为非晶团簇,800 ℃焙烧粉体形成了纯层状钙钛矿结构,粒径在100～150 nm之间,无硬团聚;950 ℃烧结的Ca0.4Sr0.6Bi4Ti4O15细晶陶瓷结构致密,晶粒尺寸在0.2～0.5 μm之间,其铁电性能优良,剩余极化Pr=12.5 μC/cm2,矫顽场强Ec=50 kV/cm.     

硅基Pt/Ba0.6Sr0.4TiO3/Pt电容器不同温度下的漏电机理研究

利用脉冲激光沉积技术在Pt(111)/TiO2/SiO2/Si(001)衬底上生长了厚度约为200 nm的Ba0.6 Sr04TiO3(BST)薄膜,构架了Pt/BST/Pt平行板电容器,测量了Ba06Sr0.4TiO3薄膜电容器在不同温度下的漏电流,研究了BST薄膜的结构和性能.结果表明BST薄膜为多晶钙钛矿结构,随着测量温度的降低,漏电流密度也随之降低,但是正负偏压下的J-V曲线并不对称,这主要归因于上下Pt电极与BST的界面热处理不同.通过不同导电机理对漏电流密度拟合发现,在负向偏置电压下,Pt/BST/Pt电容器均基本符合欧姆导电机制;而对于正向偏置电压,在低电压下符合欧姆导电机制,并且符合欧姆导电机制的电压范围在不断扩大,在高电压下符合空间限制电流(SCLC)导电机制.     

(1-x)Ba_(0.998)La_(0.002)TiO_3+xBi_4Ti_3O_(12)陶瓷电性能的研究

采用固相法制备了(1-x)Ba0.998La0.002TiO3+xBi4Ti3O12(0≤x≤0.03)陶瓷,研究了Bi4Ti3O12掺杂量以及烧结气氛对Ba0.998La0.002TiO3陶瓷显微结构、居里温度Tc及介电性能的影响。结果表明:Bi4Ti3O12在Ba0.998La0.002TiO3陶瓷中的掺杂抑制了陶瓷晶粒的生长,使居里温度提高到约150℃。在空气中烧结的陶瓷的介电常数随Bi4Ti3O12掺杂量的增加先减小后增大,当Bi4Ti3O12掺杂量为1.5 mol%时,陶瓷的介电常数最小(还原再氧化陶瓷的介电常数为6.0×103,空气中烧成的陶瓷的介电常数为9.0×102)。     

磁控溅射参数对（Ba,Sr）TiO3薄膜择优取向生长的影响

采用磁控溅射法在Pt/Ti/SiO2/Si衬底上制备了(Ba,Sr)TiO3薄膜。基于薄膜的形核理论,研究了溅射气压、靶基距、衬底温度和溅射功率等溅射参数对(Ba,Sr)TiO3薄膜择优取向生长的影响。实验结果表明:磁控溅射中,较高衬底温度(600℃)有助于钙钛矿成相;通过改变磁控溅射参数,能得到(111)、(001)、(110)择优取向的薄膜。     

非晶Ni-Al阻挡层对快速退火制备的硅基Ba0.6Sr0.4TiO3薄膜结构及物性影响的研究

应用非晶Ni-Al薄膜作为扩散阻挡层,采用磁控溅射法和溶胶-凝胶法在Pt/TiO2/SiO2/Si(001)衬底上制备了Pt/Ni-Al/Ba0.6Sr0.4TiO3/Ni-Al/Pt电容器结构,研究了在650～800 ℃温度范围内快速退火(RTA)工艺对电容器结构和物理性能的影响.结果表明:在外加电场为-100 kV/cm时,700 ℃和750 ℃退火样品的介电常数达到最大,分别为150和170.非晶Ni-Al薄膜的应用可以有效地降低BST薄膜的漏电流密度.650 ℃退火样品在整个测试电场范围内满足欧姆导电机制;700 ℃、750 ℃和800 ℃退火样品分别在电压低于-3.67 V、-2.65 V和-2.14 V时满足欧姆导电机制,在电压高于-3.67 V、-2.65 V和-2.14 V时满足普尔-弗兰克导电机制.     

Y掺杂浓度梯度对BST薄膜结构及介电性能的影响

用改进的溶胶-凝胶(Sol-gel)法制备6层钇(Y)掺杂浓度分别为1;/1.1;/1.2;/1.3;/1.4;/1.5;的梯度Ba0.6Sr0.4TiO3薄膜(1-1.5YBST)和掺杂浓度分别为1;/1.3;/1.6;/1.9;/2.2;/2.5;的梯度Ba0.6Sr0.4TiO3薄膜(1-2.5YBST),研究掺杂浓度梯度对薄膜结构及介电性能的影响.X射线衍射(XRD)表明,两薄膜主要沿(110)晶面生长,为立方钙钛矿结构,比6层Y掺杂浓度均为1;的BST薄膜(YBST)的衍射峰强度及晶化减弱,但掺杂浓度梯度较大的1-2.5YBST对应的衍射强度和晶化较强.原子力显微镜(AFM)表明,1-2.5YBST具有更光滑的形貌.两薄膜比YBST具有高的电容、低的介电损耗、高的调谐率,而1-2.5YBST具有更优异的综合介电性能:零偏压下的电容为17.45 pF(介电常数127)、介电损耗为0.82;及最大调谐率为34.6;、优质因子为42.