ba-al-b-siba0.3sr0.7tio3叠层复合介电薄膜的制备与性能研究

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1、Ba-Al-B-Si/Ba0.3Sr0.7TiO3叠（申请工学硕士学位论文）层复合介电薄膜Ba-Al-B-Si/Ba0.3Sr0.7TiO3叠层复合介的制备与电薄膜的制备与性能研究性能研究叶铖培养单位：材料复合新技术润国家重点实验室学科专业：材料物理与化学武研究生：叶铖润汉理工指导教师：刘韩星教授大学2014年5月万方数据分类号密级UDC学校代码10497学位论文题目Ba-Al-B-Si/Ba0.3Sr0.7TiO3叠层复合介电薄膜的制备与性能研究英文ThefabricationandperformancestudiesofBa-Al-B-Si/Ba0.3Sr0.7TiO3lami

2、natedcompositedielectricfilms研究生姓名叶铖润姓名刘韩星职称教授学位博士指导教师单位名称材料科学与工程学院邮编430070申请学位级别硕士学科专业名称材料物理与化学论文提交日期2014年5月论文答辩日期2014年5月学位授予单位武汉理工大学学位授予日期答辩委员会主席评阅人2014年5月万方数据硕士学位论文Ba-Al-B-Si/Ba0.3Sr0.7TiO3叠层复合介电薄膜的制备与性能研究本论文获国家自然科学基金重点项目（GrantNumber:50932004）国家自然科学基金重点项目（GrantNumber:51102189）国家自然科学基金重点项目（G

3、rantNumber:51372191）新世纪优秀人才支持计划（GrantNumber:NCET-11-0685）国家国际科技合作专项（GrantNumber:2011DFA52680）资助万方数据独创性声明本人声明，所呈交的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。尽我所知，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，也不包含为获得武汉理工大学或其他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了谢意。签名：日期：学位论文使用授权书本人完全了解武汉理工大学有关保留、使用

4、学位论文的规定，即学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权武汉理工大学可以将本学位论文的全部内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存或汇编本学位论文。同时授权经武汉理工大学认可的国家有关机构或论文数据库使用或收录本学位论文，并向社会公众提供信息服务。（保密的论文在解密后应遵守此规定）研究生（签名）：导师（签名）：日期：万方数据武汉理工大学硕士学位论文摘要在储能介质元器件“轻、薄、小”的趋势下，如何提高介质薄膜的击穿强度和储能密度是目前介质薄膜研究领域中的焦点。在传统的BST薄膜介质材料中，由于BST陶瓷材料本

5、征的特性的影响，BST介质薄膜的击穿强度和储能密度仍有待进一步的改善。针对这一问题，本文以Ba0.3Sr0.7TiO3(BST)薄膜为研究对象，通过叠加Ba-Al-B-Si玻璃薄膜来提高BST薄膜的击穿强度和储能密度，期望通过陶瓷和玻璃的复合效应，发挥出玻璃的高击穿特性，从而为BST介质薄膜的击穿和储能性能的改善提供一种新的研究思路和解决方法。研究内容包括sol-gel法合成玻璃薄膜和BST薄膜的制备工艺条件，旋涂法制备叠层薄膜的工艺、玻璃层薄膜厚度对BST叠层薄膜介电性能、击穿性能和储能性能的影响规律等，具体如下：（1）研究水与正硅酸四乙酯的摩尔比值、pH值、有机添加剂对sol-

6、gel法合成Ba-Al-B-Si玻璃态薄膜物相结构的影响，并制备出玻璃态薄膜；（2）研究sol-gel法工艺的pH值、乙酰丙酮、DMF加入量对合成BST物相结构的影响；sol–gel法（3）采用旋涂法并调整旋涂工艺，对BST层与Ba-Al-B-Si玻璃层进行不同的退火处理，成功制备出Ba-Al-B-Si/Ba0.3Sr0.7TiO3叠层复合介质薄膜；在Ba0.3Sr0.7TiO3上叠加Ba-Al-B-Si玻璃层可以发挥出玻璃高击穿强度的特性。与未叠加Ba-Al-B-Si玻璃层的Ba0.3Sr0.7TiO3薄膜相比，Ba-Al-B-Si/Ba0.3Sr0.7TiO3叠层复合介质薄膜的

7、击穿强度得到显著提高。室温下，在1kHz测试频率下，Ba0.3Sr0.7TiO3薄膜的击穿强度为145.7kV/mm，Ba-Al-B-Si/Ba0.3Sr0.7TiO3叠层复合介质薄膜的击穿强度为199.8kV/mm，击穿强度提高了37%；复合薄膜击穿强度提高，储能密度得到明显改善。当施加20V3直流电压时，BST的储能密度为1.75J/cm，而Ba-Al-B-Si/Ba0.3Sr0.7TiO3多层复3合薄膜的储能密度为3.25J/cm，储能性能提高86%；由以上研究