pst陶瓷及薄膜材料的的研究论文

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1、摘要主众.汪石洲句3有铁电材料在微波可调器件上有着广阔的应用前景，如移相器、谐振器、滤波器等，目前这类材料中研究得最成熟是Baxsr，一xTIO3(BsT)及其掺杂系列。而最近，Cross等发现Pbxsrl一xTIO3(PST)陶瓷介电系数可调率高达70%，损耗低于0.1%，并且其薄膜具有比BST更低的晶化温度，有望成为一种更有发展前景的微波器件材料。本文采用传统陶瓷工艺制备了PsT(x=0.2一0.8)陶瓷，研究了Pb/Sr比对材料微结构和介电性能的影响，优选出了介质移相器用PST靶材配比;对靶材中的Pb过量及其制备工艺进行了研究，并制备了PST30陶瓷耙材;用射频磁

2、控溅射法制备PST薄膜，并研究了不同基片，基片温度、溅射功率、氧氢比以及退火温度对PST薄膜性能的影响。实验结果表明:PST陶瓷在Pb含量为45%时由立方顺电相向四方铁电相转变:x<0.45时，P「和E。都很小，无明显的电滞回线;x全0.45时，具有明显的电滞回线，Pr和E。都很大且随x增大而增大。随Pb/Sr比增大，PST陶瓷的烧结温度逐渐降低，相同温度烧结时，随Pb/S:比增大陶瓷的气孔率下降，致密度增加，晶粒尺寸逐渐增大，T。近似线性地向高温方向移动，且均比T。高4.6一n.4‘C;此外，PST陶瓷还具有一致的居里常数，约为0.63义105℃。PST陶瓷在900℃

3、下预烧2h可形成完整的钙钦矿结构且有残余的Pb3O;相;烧结温度过高以及过量的Pb都会导致电滞回线出现异常的“束腰”现象。Pb过量为3mol%的PST30陶瓷，在900℃预烧，1250℃烧结时具有最佳性能，适合作为介质移相器用溅射靶材。制备出的PST靶材平整均匀、致密度高达98.46%。本射频磁控溅射制备PST薄膜的优化工艺条件为:基片温度400℃，溅射功率100w，氧氢比1:6，退火温度650℃，在此工艺下制备出的PST薄膜的可调率为32.46%，并得到PST薄膜的晶化温度为500℃。在LaA103(LAo)和P叮Ti/s102/Si基片上分别制备了PST薄膜，研究表

4、明前者具有(100)择优取向，而后者为无明显择优取向的多晶薄膜，并且LAO基片上的PST薄膜具有更大的晶粒尺寸和可调率。关键词:铁电材料，Pbxsr，_xTIO:陶瓷，射频磁控溅射，PST薄膜AbstraCtAbstraCtFerroeleetriematerialsareattraetiveforaPPlieationsintunablemicrowavedeviees，suehaseleetricallytunableresonators，tunablefiltersandPhaseshifters.Bariumstrontiumtitanate(BST)andit

5、sdoPedserieshaveintensivelybeeninvestigateduPtodate.Reeently，Crossetal.havefoundthatleadstrontiumtitanate(Pbxsr，一xTIO3)(PST)eeramiehasbothhightunability(70%)andquitelowdieleetrie1055(<0.1%)，anditsfigureofmerit(FOM)eouldreaehquitehigh(700).Inaddition，thePSTfilmshavelowererystallizationtem

6、PeraturethanBST.Thus，PSTeouldbeeomeaveryPersPeetivematerialfortunabledevicesaPPlieations.PST(x=0.2一0.8)eeramieswerefabrieatedbytheeonventionalProeessingmethodandtheeffeetofthePbeontentonthemierostruetureanddieleetrieProPertieswerestudied.TheoPtimizedeomPosition，exeessPbeontent出zdtheProee

7、ssconditionwereSelectedtosintertheceramicstarget.ThenPST3OthinfilmwerePreParedbyRFmagnetronsPuteringsystem，andtheeffeetofdePositesubstrates，temPerature，Powerandthean-nealingternPeraturewereinvestigated.Thefollowingaretheresults.ThelattieestruetureofthePSTeeramies15changed