铈镁交替掺杂钛酸锶钡薄膜介电调谐性能研究

发布时间：2018-06-07 10:25

  本文选题：钛酸锶钡薄膜 + 交替掺杂　； 参考：《电子科技大学》2014年硕士论文

【摘要】：钛酸锶钡(BaxSr1-xTiO3,BST,0≤x≤1)薄膜介电常数随外加电场变化而非线性变化,在微波调谐器件上有广泛应用前景。本论文主要研究铈(Ce)镁(Mg)交替掺杂BST薄膜调谐性能。在已有交替掺杂的基础上,对铈镁交替掺杂薄膜的不同掺杂浓度、方式、结构等进行研究。用X射线衍射(XRD)分析薄膜相结构和生长取向,扫描电子显微镜(SEM)观察薄膜表面形貌和截面特征,介电阻抗测试仪测试薄膜介电性能。主要成果如下:1.Ce掺杂主要提高薄膜介电调谐率,Mg掺杂主要降低薄膜介电损耗,Ce/Mg(3 mol%)(首层1 mol%Ce掺杂,2~6层3 mol%Mg掺杂)掺杂BST薄膜介电常数小于330,40 V偏压和100 kHz时,薄膜介电调谐率达到31.37%,薄膜介电损耗低于1.2%,优质因子为30.75。2.将高介电调谐率Mg/Ce(奇数层3 mol%Mg掺杂,偶数层1 mol%Ce掺杂)交替掺杂BST薄膜优化为Ce/Mg(奇数层Ce掺杂,偶数层Mg掺杂)交替掺杂BST薄膜后具有更好的介电性能。Ce/Mg(1 mol%Ce掺杂,3 mol%Mg掺杂)交替掺杂BST薄膜在20 V偏压和100 kHz下,介电调谐率达到63.55%、介电损耗低于1.75%,优质因子达到77.5。在40 V偏压下,介电调谐率和优质因子分别达到71.77%和86.47。3.将低介电损耗Mg/Ce(奇数层10 mol%Mg掺杂,偶数层1 mol%Ce掺杂)交替掺杂BST薄膜优化为Ce/Mg交替掺杂BST薄膜后具有更高的耐压能力。Ce/Mg(1 mol%Ce掺杂,10 mol%Mg掺杂)交替掺杂BST薄膜耐压达到40 V。在偏压20 V和100 kHz时,其介电调谐率为34.68%,介电损耗低于1.18%,优质因子为38.97,较Mg/Ce交替掺杂BST薄膜的介电损耗进一步降低。在40 V偏压时,Ce/Mg交替掺杂BST薄膜的介电调谐率和优质因子分别达到51.50%和58.52。4.通过细化薄膜表面晶粒和减少孔洞等方法可增加BST薄膜的致密性。Ce掺杂薄膜作首层时,交替掺杂BST薄膜表面的晶粒更小、致密度更高,内部裂纹更少,薄膜与基底匹配更好。BST薄膜的介电调谐率提高、介电常数和介电损耗减小,综合介电调谐性能更优异。
[Abstract]:The dielectric constant of barium strontium titanate BaxSr1-xTiO3 (BSTO _ 0 鈮，

本文编号：1990844