溶胶–凝胶法制备BST薄膜的结晶特性研究

采用改进的溶胶–凝胶(sol-gel)工艺配制了(Ba0.65,Sr0.35)TiO3(BST)溶胶。利用旋转涂覆工艺将BST溶胶涂覆在SiO2/Si衬底上,在不同的热处理条件下制备出BST薄膜。XRD分析结果表明:制得的BST薄膜形成了单一钙钛矿结构;AFM测试结果表明,BST薄膜表面平整致密,无裂纹。表面均方根粗糙度为3~6nm,晶粒大小分布均匀,直径约为40~100nm。随着热处理温度的提高,BST薄膜的晶粒变大,表面粗糙度变大。     

钛酸锶钡薄膜微细图形的制备

采用化学修饰的溶胶凝胶工艺,制备了具有紫外光感应特性的钛酸锶钡(Ba0.8Sr0.2TiO3)溶胶及其凝胶薄膜.提出了钛酸锶钡薄膜微细加工的新方法,即以苯酰丙酮(BzAcH)为化学修饰剂,乙酸钡、氯化锶、钛酸丁酯为原料,甲醇为溶剂,乳酸为催化剂,合成了具有螯合物结构的前驱溶胶体系.其螯合物的特征吸收峰在358nm附近,该溶胶及其凝胶薄膜在室温下有较好的化学稳定性;高压汞灯产生的紫外光照射可以分解薄膜中的螯合物结构,伴随着这种螯合物结构的分解,薄膜在乙醇中的溶解性迅速降低,从而表现出紫外光感应特性.利用这种光感应特性,采用紫外光通过掩膜照射薄膜,然后在乙醇中溶洗,获得了凝胶薄膜的微细图形,进一步通过600℃晶化热处理,最后得到了具有钙钛矿相结构和铁电特性的钛酸锶钡薄膜的微细图形.     

溶胶-凝胶法制备钛酸锶钡薄膜

采用溶胶-凝胶(Sol-Gel)法制备钛酸锶钡(BST)薄膜,采用快速热处理(RTA)对薄膜进行烧结。利用DSC、XRD、SEM等技术分析了钛酸锶钡凝胶的热解过程,以及不同溶胶浓度下薄膜的晶粒、晶相、介温特性。实验表明:低浓度的溶胶(0.05mol/L)所制备的薄膜具有较大的介电反常,其晶相具有(111)取向性;而用0.3mol/L的溶胶制备的BST薄膜,晶粒没有(111)取向;用0.05mol/L溶胶制备,使BST薄膜的介温特性得到很大的改善,介温变化率dε(ε·dT)在11°C左右可达6%。     

B掺ZnO薄膜的制备及其光学性能研究

利用溶胶-凝胶法(sol-gel)在玻璃和硅衬底上生长了B掺杂量分别为0 at％、0.5at％、1.0 at％、2.0 at％、3.0 at％、4.0 at％的ZnO薄膜.采用X射线衍射仪(X-ray diffraction,XRD)、扫描电子显微镜(scanning electron microscope,SEM)、紫外-可见(ultraviolet-visible,UV-Vis)分光光度计等测试手段对薄膜的结构、形貌和光学性能进行了表征.结果 表明:所制备的样品在2θ=34.4°左右出现了ZnO晶体的(002)衍射峰,说明制得的样品具有六方纤锌矿结构.并且(002)衍射峰的半高宽先变小后变大,这说明衍射峰的强度是先加强后减弱,证明其晶粒尺寸是先增大后减小.当B掺杂量为3.0 at％时,样品沿(002)方向择优取向生长最为明显,薄膜上的晶粒生长均匀、致密.B掺氧化锌(BZO)薄膜在可见光区的透过率随B3+的掺杂量的增加先增加后减小,并出现轻微蓝移的现象.当掺入B3+的量为3.0 at％时,薄膜结晶质量最好,表面最为均匀、致密,透过率达到90％.     

溶胶—凝胶法制备BST铁电薄膜及性能研究

研究了一种以水为溶剂的(Ba     

钛酸锶钡薄膜微细图形的制备

采用化学修饰的溶胶凝胶工艺,制备了具有紫外光感应特性的钛酸锶钡(Ba0.8Sr0.2TiO3)溶胶及其凝胶薄膜.提出了钛酸锶钡薄膜微细加工的新方法,即以苯酰丙酮(BzAcH)为化学修饰剂,乙酸钡、氯化锶、钛酸丁酯为原料,甲醇为溶剂,乳酸为催化剂,合成了具有螯合物结构的前驱溶胶体系.其螯合物的特征吸收峰在358nm附近,该溶胶及其凝胶薄膜在室温下有较好的化学稳定性;高压汞灯产生的紫外光照射可以分解薄膜中的螯合物结构,伴随着这种螯合物结构的分解,薄膜在乙醇中的溶解性迅速降低,从而表现出紫外光感应特性.利用这种光感应特性,采用紫外光通过掩膜照射薄膜,然后在乙醇中溶洗,获得了凝胶薄膜的微细图形,进一步通过600℃晶化热处理,最后得到了具有钙钛矿相结构和铁电特性的钛酸锶钡薄膜的微细图形.     

退火工艺对钛酸锶钡薄膜结构的影响

采用射频磁控溅射在Pt/Ti/SiO2/Si(100)衬底上制备Ba0.6Sr0.4TiO3(BST)铁电薄膜,在500~750℃之间对薄膜快速退火。XRD分析表明:500℃时BST薄膜开始晶化为ABO3型钙钛矿结构,温度越高结晶越完整,晶粒越大。理论计算表明,薄膜在低温退火后无择优取向,高温退火后在(111)、(210)晶面有择优取向。退火气氛、保温时间、循环次数等因素对薄膜晶粒大小无明显影响,但对表面粗糙度和结晶程度影响较大。     

微波烧结制备钛酸锶钡红外探测器材料

以乙酸盐为原料,聚乙烯吡咯烷酮(PVP)为稳定剂,采用sol-gel法制备了Mn掺杂Ba0.6Sr0.4TiO3(BST)凝胶,分析了凝胶的热演化过程,分别用传统烧结和微波烧结技术制备BST纳米粉体。与传统烧结相比,900℃微波烧结0.5h即可合成纯钙钛矿相BST粉体,相同烧结温度下所需时间缩短3/4,有效控制晶粒长大,粉体粒径约60nm。采用该粉体制备的BST厚膜材料,εm>1000,tanδ<0.02,弥散指数降低,是制备大阵列非制冷红外焦平面阵列(UFPA)的优选材料。     

sol-gel法制备多孔纳米SiO2薄膜

以 NH_3·H_2O 为催化剂,用正硅酸乙酯(TEOS)溶胶–凝胶工艺制备纳米多孔二氧化硅薄膜。强碱催化使二氧化硅胶粒溶解度增大并增大了体系的离子强度;丙三醇的加入,与水解中间体结合,有效抑制了二氧化硅溶胶胶粒的长大;PVA(聚乙烯醇)对二氧化硅胶粒有强的吸附作用,使胶粒聚联成大的网络结构,增加了成膜性能。通过改变反应物的剂量,调节添加剂的用量,可以制得折射率 1.18~1.42,对应孔率 60.50%~7.75%并且孔径小于 100 nm 的纳米多孔二氧化硅薄膜,。单层薄膜厚度在 3 μm 以内精确可控。     

（Ba1—xSrx）TiO3薄膜的制备及性能的研究

选用Ba(C2H3O2)2、Sr(C2H3O2)2.1/2H2O和Ti（OC4H9）4为原材料,冰醋酸为催化剂,乙二醇乙醚为溶剂。用改进的溶胶－凝胶技术在Pt/Ti/SiO2/Si基片上成功地制备出钙钛型结构的（Ba1-xSrx)TiO3薄膜。该薄膜是制备铁电动态随机存储器、微波电容和非致冷红外焦平面阵列的优选材料;分析了薄膜的结构;测试了薄膜的介电和铁电性能。在室温10kHz下,（Ba0.73Sr0.27)TiO3薄膜介电系数和损耗分别为300和0．03。在室温1kHz下,（Ba0.95Sr0.05)TiO3薄膜剩余极化强度的矫顽场分别为3μC／cm^2和50kV/cm。     

Co掺杂对BST薄膜介电性能的影响

用sol-gel法在Pt/Ti/SiO2/Si(100)衬底上制备了掺Co的钛酸锶钡(BST)薄膜,研究了Co的掺杂量x(Co)对BST薄膜的晶相结构和电学性能的影响。结果表明:随着x(Co)的增加,BST薄膜的介电常数εr,介质损耗tgδ和漏电流密度JL均降低;当x(Co)为5%时,BST薄膜的εr、tgδ、JL、可调性和品质因子分别为:228.3、0.013、3.69×10–7 A/cm2、15.4%、12.03。     

新型sol-gel技术制备BST 0-3型厚膜

采用传统高温固相烧结法合成了Ba0.6Sr0.4TiO3(BST)陶瓷粉,并用高能球磨法将其细化为纳米粉,均匀分散于组分相同的BST溶胶中,形成稳定的厚膜先体溶液,而后用匀胶法制备出厚度约为6.5μm的BST厚膜。XRD测试结果表明,650℃热处理后的厚膜为单一钙钛矿相。SEM观测显示厚膜表面均匀一致,无裂纹出现。800℃热处理后的厚膜在室温、频率1kHz下相对介电常数εr和介质损耗tgδ分别为455、0.036。     

BST薄膜的残余应力分析

采用射频磁控溅射在Pt/Ti/SiO2/Si(100)衬底上制备了钛酸锶钡(BST)薄膜,利用气氛炉对薄膜进行晶化处理,晶化后薄膜的应力采用XRD表征。研究其残余应力随晶化温度变化的趋势。结果表明:在550,650,700℃晶化后的BST薄膜宏观残余应力表现为压应力,且随着晶化温度的升高,呈线性变大。     

梯度多层BST薄膜介电性能研究

成分梯度多层钛酸锶钡薄膜具有较好的综合介电性能,包括适中的介电常数、高的介电调谐率、低的介质损耗及低的介电温度系数等,日益成为微波调制器件如移相器、滤波器、谐振器等的重要候选薄膜材料。就国内外近年来取得的重要成果进行了综述,对今后成分梯度多层BST薄膜的研究前景及方向进行了展望。     

溅射工艺参数对BST薄膜介电常数的影响

采用射频磁控溅射法在ITO玻璃基片上制备了约700nm的Ba0.5Sr0.5Ti03(BST)薄膜。研究了溅射功率、气压、ψ[O2/(Ar+O2)]比和基片温度对εr的影响,获得各种溅射条件下的薄膜的εr为250~310。提出了较优的工艺,即本底真空1.5×10–3Pa、靶基距6.2cm、功率300W、气压1.8Pa、ψ[O2/(Ar+O2)]为30%和衬底温度500℃,并研究了薄膜的晶相、组成和形貌。     

BST薄膜的膜厚与铁电性能关系研究

采用射频磁控溅射法制备了Ba.6Sr0.4TiO3(BST)薄膜,研究了不同膜厚的BST薄膜的介电偏压特性曲线和电滞回线。结果表明,当膜厚从250nm增加到650nm时,BST薄膜的εr、εr的电压变化率和最大极化强度分别从195,9%,4.7×10–6C/cm2逐渐增加到1543,19%,30×10–6C/cm2,而矫顽场强随膜厚的变化较复杂。进一步分析发现,膜厚通过影响矫顽场强和最大极化强度进而影响铁电薄膜的电压非线性。     

BST薄膜的微结构研究

采用射频磁控溅射法在 Pt/Ti/SiO2/Si 衬底上制备了钛酸锶钡(BST)薄膜。利用 X 射线光电子能谱(XPS)、X射线衍射(XRD)分别研究了 BST 薄膜的成分、晶体结构。用优化的成膜工艺制备出成分与靶材基本一致,具有钙钛矿结构的 BST 多晶薄膜。利用扫描力显微镜中的压电模式(PFM)观察到了 BST 薄膜中的 a 畴和 c 畴,初步确定在 BST薄膜中多畴转变为单畴的临界尺寸为 28~33 nm。     

BST陶瓷膜制备方法及优化

采用微波加热技术和添加高分子分散剂,通过sol-gel法制备BST纳米粉体,再将纳米粉分散于BST溶胶中,通过分步甩胶工艺,制备BST陶瓷膜。XRD图谱显示,制备的BST陶瓷呈现典型的钙钛矿相结构;SEM照片显示,分步甩胶工艺制备的BST膜表面平滑,无裂纹。     

BST薄膜的Sol-Gel法制备及其电学性能的研究

应用溶胶-凝胶（Sol-Gel)工艺制备了组分为r（Ba:Sr)=0.65:0.35的BST薄膜，研究了BST薄膜的显微结构、介电特性和漏电流特性，实验结果表明：BST薄膜经650℃热处理后，巳形成完整的立方钙钛矿结构，薄膜经900℃热处理后，其表面光滑、致密、无裂纹、无针孔，圆球形的小颗粒均匀分布。当偏置电压为0时，BST薄膜的介电常数和损耗因子分别为542和0.035。漏电流特性分析结果表明：采用RuO2作为底电极，在1.5V的偏压下BST薄膜的漏电流密度为0.52μA/Cm^2，该值比Pt/RuO2混合底电极上制备的BST薄膜的漏电流密度（72nA/cm^2)大1个数量级，因此，Pt/RuO2混合底电极既克服了RuO2底电极漏电流大的缺点，又解决了Pt底电极难以刻蚀的困难，是制备大规模动态随机存取存储器的电容器列阵的最低底电极材料。