铋基焦绿石铌酸铋镁材料结构及薄膜的介电性能研究.pdf

《铋基焦绿石铌酸铋镁材料结构及薄膜的介电性能研究.pdf》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、电子科技大学UNIVERSITYOFELECTRONICSCIENCEANDTECHNOLOGYOFCHINA博士学位论文DOCTORALDISSERTATION论文题目铋基焦绿石铌酸铋镁材料结构及薄膜的介电性能研究学科专业微电子学与固体电子学201011030221高莉彬学号作者姓名指导教师李言荣教授 分类号密级注1UDC学位论文铋基焦绿石铌酸铋镁薄膜的结构及介电性能研究（题名和副题名）高莉彬（作者姓名）指导教师李言荣教授成都电子科技大学（姓名、职称、单位名称）申请学位级别提交论文日期博士学科专业微电

2、子学与固体电子学2014.04论文答辩日期2014.05.28学位授予单位和日期电子科技大学2014年6月30日答辩委员会主席肖定全评阅人彭晖、敖建平、张群、陈远富、杨成韬注1：注明《国际十进分类法UDC》的类号。 INVESTIGATIONOFSTRUCTUREANDDIELECTRICPROPERTIESOFBISMUTHMAGNESIUMNIOBATECUBICPYROCHLORESADoctorDissertationSubmittedtoUniversityofElectronicScienc

3、eandTechnologyofChinaMajor:MicroelectronicsandSolid-StateElectronicsAuthor:Advisor:LibinGaoProf.YanrongLiSchool:SchoolofMicroelectronnicsandSolid-StateElectronics 独创性声明本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。据我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包

4、含为获得电子科技大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示谢意。作者签名：日期：年月日论文使用授权本学位论文作者完全了解电子科技大学有关保留、使用学位论文的规定，有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅和借阅。本人授权电子科技大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。（保密的学位论文在解密后应遵守此规定）作者签名：导师签名：日期：年

5、月日 摘要摘要随着电子信息系统的快速发展，大量的电子电路中采用了可调谐的电子元器件，如移相器、电调滤波器、自适应匹配网络、限幅器、压控振动器、电控衰减器等。介电可调材料具有介电常数随外加电场变化而变化的介电非线性特性，利用这种特性可以对信号的相位、频率和幅度进行调制，所制成的压控器件具有响应速度快、功率容量大、功耗低、易集成以及成本低等特点，在卫星系统、移动通信、雷达系统等军事和民用电子系统中有着巨大的应用前景。具有钙钛矿结构的BaxSr1-xTiO3（BST）薄膜是目前研究最为集中的介电可调材料，BS

6、T薄膜介电调谐率高，但介电损耗大。近年来，研究发现具有焦绿石结构的Bi1.5ZnNb1.5O7（BZN）薄膜材料介电损耗低、但介电调谐率小。本研究组发现，用离子半径较小的Mg2＋取代BZN中的Zn2＋，制备的Bi1.5MgNb1.5O7（BMN）薄膜具有比BZN薄膜更高的介电调谐率。本论文研究了BMN材料的制备工艺，探讨了BMN材料的介电调谐机制以及该薄膜材料的介电损耗机理，并开展BMN薄膜变容管原型器件的研制。主要内容和结论如下：1.研究了BMN材料的结构特点并探讨了该材料的介电调谐机理。通过拉曼光谱

7、和红外光谱分析，研究了不同Mg2＋离子含量的Bi1.5MgNNb2.5-NO8.5-1.5N结构，发现了Mg2＋离子优先占据材料结构中的B-位，当B-位填满后才进入A-位；通过不同Mg2＋离子含量的Bi1.5MgNNb2.5-NO8.5-1.5N材料的材料结构与介电调谐性的分析，阐明了BMN薄膜的介电可调性与其结构中的偶极矩和无序场有关。当Mg2＋离子不足，A-位出现空位，A-位的无序度和偶极矩会随着Mg2＋离子浓度的增加而增大，BMN薄膜的介电调谐率也随着Mg2＋离子浓度的增加而增大；但是当Mg2＋离

8、子浓度达到饱和后，多余的Mg2＋离子会影响无序离子对外加电场的响应，且BMN材料结构中的偶极矩不会增大，BMN薄膜的介电调谐率因此不会随着Mg2＋离子浓度的增加而增大。2.采用射频磁控溅射法制备BMN薄膜，研究了基底温度、溅射气压以及溅射气氛对BMN薄膜结构的影响，优化出BMN薄膜的制备条件，制备了具有低损耗、较高调谐率的BMN薄膜。制备的BMN薄膜的介电常数为179、损耗为0.003、在1.5MV/cm的偏置电场下，介电调谐率达50％。3