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新聞動(dòng)態(tài)

 
鈦酸鍶鋇(BST)是一種常見電材料
  

    鈦酸鍶鋇(BST)是一種常見的鐵電材料,它具有優(yōu)良的介電性
、鐵電性
、壓電性和撓曲電性,因此被廣泛的應(yīng)用于傳感器等領(lǐng)域中
。近年來,電子元器件朝著微型化、輕量化發(fā)展,因此對(duì)鈦酸鍶鋇薄膜材料的研究具有十分重要的意義
。

    本文采用溶膠-凝膠法制備鈦酸鍶鋇薄膜,并且用同樣的方法制備了具有并聯(lián)結(jié)構(gòu)的多層復(fù)合的鈦酸鍶鋇/二氧化鋯(BST/ZrO_2)薄膜和鈦酸鍶鋇/氧化鎂(BST/MgO)薄膜,解決了單層BST薄膜介電常數(shù)不高,撓曲電信號(hào)較弱等問題
。研究了不同的制備工藝和摻雜對(duì)BST薄膜介電性能和撓曲電性能的影響,以及不同的非功能層和內(nèi)電極層對(duì)雙層BST復(fù)合薄膜介電和撓曲電性能的影響。論文首先用溶膠-凝膠法制備了均勻穩(wěn)定的BST溶膠
、Zr O_2溶膠
、MgO溶膠和La_xSr_(1-x)CO_3(LSCO)溶膠,并用旋涂法在Si/SiO_2/Ti/Pt基底上分別制備了BST薄膜。研究發(fā)現(xiàn),改變?nèi)苣z的pH值,Y~(3+)的摻雜量和燒結(jié)條件可以改善BST薄膜的微觀結(jié)構(gòu)并提高薄膜的介電和撓曲電性能
。

    當(dāng)BST溶膠的pH值為4.1,Y~(3+)的摻雜量為1mol%,燒結(jié)溫度為800℃,保溫15min時(shí),薄膜致密度高,表面無裂紋,介電和撓曲電性能最佳,介電常數(shù)為409,介電損耗為0.0104,橫向撓曲電系數(shù)0.83μC/m,等效壓電常數(shù)為10.67×104μC/N
。在單層BST薄膜的研究基礎(chǔ)上,制備了具有并聯(lián)結(jié)構(gòu)的多層復(fù)合BST/ZrO_2薄膜和BST/MgO薄膜,研究了燒結(jié)溫度對(duì)復(fù)合薄膜表面形貌、介電性能
、撓曲電性能的影響
。研究發(fā)現(xiàn),當(dāng)燒結(jié)溫度為750℃時(shí),以Au為頂電極及內(nèi)電極時(shí)的BST/ZrO_2復(fù)合薄膜介電常數(shù)為790,介電損耗為0.0510,橫向撓曲電系數(shù)1.50μC/m,等效壓電常數(shù)為19.82×104μC/N;BST/MgO復(fù)合薄膜介電常數(shù)為800,介電損耗為0.0412,橫向撓曲電系數(shù)2.00μC/m,等效壓電常數(shù)為25.10×104μC/N。論文對(duì)比了Au薄膜和LSCO薄膜作為兩種內(nèi)電極材料對(duì)多層復(fù)合BST/ZrO_2薄膜和BST/MgO復(fù)合薄膜微觀結(jié)構(gòu)和介電性能的影響
。研究發(fā)現(xiàn),當(dāng)復(fù)合薄膜燒結(jié)溫度在750℃以下時(shí),內(nèi)電極材料的改變對(duì)于復(fù)合薄膜的微觀結(jié)構(gòu)和介電性能影響不大;當(dāng)復(fù)合薄膜的燒結(jié)溫度超過750℃時(shí),以LSCO為內(nèi)電極層的復(fù)合薄膜性能優(yōu)于以Au為內(nèi)電極層的復(fù)合薄膜
。在800℃燒結(jié)時(shí),以LSCO為內(nèi)電極層的復(fù)合薄膜的介電性能佳,BST/Zr O_2復(fù)合薄膜介電常數(shù)804,介電損耗0.0467;BST/MgO復(fù)合薄膜介電常數(shù)816,介電損耗0.0373。


 

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