新工艺BST薄膜微波调谐特性研究

摘要

钛酸锶钡(BaxSr1-xTiO3，BST)薄膜在微波调谐器件中有巨大的应用前景，本论文主要就工艺对BST薄膜的改善进行了前期研究。溶胶—凝胶(Sol-Gel)法是比较适合制备BST薄膜的方便、廉价而与半导体工艺兼容的工艺。针对常规Sol-Gel法BST薄膜内应力大、裂纹和缩孔明显等局限性，论文进行了预热处理的改性研究，以寻求获得高性能BST薄膜的合适工艺，并在此基础上进行了退火温度的研究。
　　 利用原子力显微镜(AFM)对进行预热处理前后的首层薄膜以及经首层预热处理的薄膜生长到第二层时进行预热处理前后的二层薄膜进行形貌分析。通过分析其前后变化来总结预热处理对薄膜粗糙度和晶粒大小及均匀性的影响，从而定性地讨论预热处理对薄膜结构、应力以及薄膜与衬底之间界面匹配的改良。
　　 针对预热处理设计了四种不同的热处理方式((Ⅰ)、(Ⅱ)、(Ⅲ)、(Ⅳ))，利用AFM表征四种方式下得到的薄膜并进行分析和讨论，从而得到预热处理对薄膜表面形貌的主要影响方式。
　　 由于条件限制，论文仅对BST薄膜在低频下的介电性能进行了研究。通过将未进行预热处理、热处理方式(Ⅱ)、热处理方式(Ⅲ)及热处理方式(Ⅳ)四种工艺下的六层薄膜在100 KHz下的介电性能进行比较，研究了预热处理对薄膜调谐率和介电损耗的影响。通过对各工艺下BST薄膜介电性能进行综合考察来选择比较合适的热处理方式。
　　 文章的研究主要致力于在保证一定调谐率的基础上降低介电损耗。选择了两种比较合适的预处理工艺进行改变退火温度的研究，通过对其表面形貌和介电性能进行比较，分析了退火温度对两种热处理工艺下薄膜形貌和性能的影响，希望借此得到更合适的退火温度。文章还对未进行预热处理和热处理方式(Ⅱ)制备的4层薄膜进行X射线光电子能谱(XPS)分析来研究预热处理对薄膜表面结构和化学态的影响。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章 绪论

1.1引言

1.2 BST薄膜的结构与主要性质

1.2.1铁电材料的发展

1.2.2 BST的结构与性质

1 3 BST薄膜应用

1.4研究背景和意义

第二章 BST薄膜的制备与测试

2.1主要制备方法

2.2 Sol-Gel法制备BST薄膜

2.2.1衬底的选择和清洗

2.2.2 BST溶胶制备

2.2.3 BST薄膜制备

2.2.4 BST薄膜表征与测试

第三章 预热处理薄膜生长机制

3.1结构设计

3.2薄膜生长过程中预热处理的影响

3.3四种预热处理工艺薄膜形貌

3.4预热处理对薄膜内应力影响分析

3.5本章小结

第四章 预热处理薄膜介电性能

4.1四种预热处理工艺下薄膜的介电性能

4.1.1调谐率

4.1.2介电损耗

4.1.3优值因子

4.2退火温度的研究

4.2.1热处理方式(Ⅱ)的研究

4.2.2热处理方式(Ⅲ)的研究

4.3本章小结

第五章 主要结论

致 谢

参考文献

攻读硕士期间取得的研究成果