溶胶-凝胶法制备钛酸锶铅薄膜和多层膜及其介电性质

摘要

铁电薄膜因优良的介电、压电和光学等性能，可应用于诸多电子和光学器件中而受到广泛关注。制备铁电薄膜有很多方法，其中溶胶一凝胶(Sol-Gel)法因为能够精确控制膜的化学计量比和掺杂且沉积温度较低而被广泛使用。 铁电钛酸锶铅(PST)薄膜的主要特点就是居里温度在室温附近或者低于室温水平，这使得PST’薄膜可以在室温下呈现顺电相并且具有较高的介电常数，同时具有良好的剩余极化强度等电学性质，故在动态随机存储器、非易失性铁电存储器以及可调谐微波器件等诸多领域应用潜力巨大。 目前已报道的用Sol-Gel法制备PST薄膜的工作多是在研究PST均匀薄膜的制备工艺以及薄膜的晶体结构、微结构和介电性质随Sr含量的变化规律等。但由于Sol-Gel法操作过程中有许多不确定因素，最佳制备工艺并未彻底研究清楚。同时，目前还没有人报道采用PST多层膜结构来达到提高其介电常数的目的。 本文的研究工作首先从确定制备工艺开始，研究的重点是最佳退火条件的确定。在确定制备工艺以后，本文采用Sol-Gel法在Pt／Ti／SiO2／Si衬底上制备了多种不同组分的Pbl-xSrxTi03(PST)(x=0．45,0．50,0．55,0．60,0．65)均匀薄膜和多层膜，并研究了它们的介电性质。发现均匀薄膜在x=0．55(PST55)时有最大的介电常数，10KHz下为879，损耗为0．029。 在与均匀薄膜相同的条件下分别制备了PST45／PST55，PST50／PST60和PST55／PST65三种多层膜。发现PST50／PST60多层膜的介电常数得到了明显的增强，在频率为lOKHz时相对于同厚度的PST55均匀薄膜从879增加到1008，而损耗依然保持较低(0．027)。研究同时表明，Pbl-xSrxTi03多层膜在电容一电压可调谐性和介电击穿等性质方面也较均匀薄膜有不同程度提高。另外，与其它两种多层膜比较后我们提出在PST50／PST60多层膜中处于PST55左右组分的界面层对薄膜的介电性质有比较大的影响。

目录

文摘

英文文摘

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第一章引言

第二章PST薄膜的制备和分析测试方法

第三章PST均匀薄膜制备工艺及其介电性质

第四章PST多层膜的制备及其性质的研究

第五章总结

攻读硕士期间公开发表的论文

致谢