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在本论文中,采用脉冲激光沉积法制备了Ba1-xSrxTiO3(BST)和(Bi1.5Zn0.5)(Zn0.5Nb1.5)O7(BZN)介电可调薄膜,研究了成分、复合(掺杂)、厚度、取向等因素对薄膜微观结构和介电性能的影响,并设计制作出可调微波相移器。论文的主要工作和结论如下:
1.成功制备了Si-Ba0.5Sr0.5TiO3复合薄膜。发现随着Si掺杂浓度的增加,薄膜的介电损耗明显降低,尤其是当掺杂浓度达到14%时,介电损耗为0.005,只有未掺杂样品的1/10。在微量掺杂的复合薄膜样品中,品质因数(K)较未掺杂的样品提高了一倍。
2.采用脉冲激光沉积法在MgO衬底上制备了Ba1-xSrxTiO3(X=0.3,0.5,0.7)薄膜。发现在薄膜中,结构相变发生在较宽的温度范围内,其间可能会出现四方相和立方相的共存。该现象可以归结为薄膜与衬底的晶格失配引起的张应力作用,进一步的研究表明该张应力会随薄膜厚度的增加而逐渐释放。
3.在MgO衬底上制备了不同厚度的Ba0.6Sr0.4TiO3薄膜。研究了厚度和后退火工艺对薄膜微观结构和介电性能的影响,并根据能量最低性原理的观点进行了解释。与物理所超导实验室合作,设计制作出高性能的可调微波相移器。
4.在掺Nb的SrTiO3衬底上成功的沉积出C轴方向择优取向生长的(Bi1.5Zn0.5)(Zn0.5Nb1.5)O7薄膜,得到了优于随机取向多晶薄膜的介电性质。发现随薄膜厚度的增加,介电常数首先增加,而后趋向常数值;可调率随厚度并没有发生明显的变化;而介电损耗随厚度增加越来越低。此外,C轴方向择优取向生长的(Bi1.5Zn0.5)(Zn0.5Nb1.5)O7薄膜在介电性能上要优于(111)方向择优取向生长的薄膜。