采用溶胶-凝胶镀膜技术,利用缓冲层并协同薄膜中特定离子掺杂控制薄膜缺陷密度的新技术及逐层控制逐层诱导取向析晶的新工艺,制备出低介电损耗和高介电常数可调性的高性能PST薄膜。通过结构、成份和介电等性能的测定,揭示钙钛矿相的结构、大小和含量等与薄膜材料性能的关系。了解这种薄膜材料的制备条件,搞清多层诱导晶体取向生长的机理,掌握缓冲层与特定掺杂离子间的协同作用机制以及对钙钛矿相结晶性能和薄膜缺陷密度的影响规律。探讨这种薄膜材料在微波可调元器件方面的应用。
PST是一种性能较好且适用于微波可调器件的材料,随着现代器件发展的小型化和集成化,PST薄膜材料表现出了它特有的优越性。本项目利用溶胶凝胶法对制备纯PST薄膜及可调性进行了研究;对溶胶凝胶法掺杂Mg、Bi、La和Zn等离子后的PST薄膜,磁控溅射法掺杂Mg的PST薄膜的制备及性能进行了研究;对在普通基板上可控制备取向诱导层及在诱导层上制备取向PST薄膜以及对在单晶基板上外延制备PST薄膜及机理进行了研究。系统探讨了各种方法制备PST薄膜的基本条件,形成规律;发现了适量掺杂后能平衡薄膜中的本征氧空位缺陷,促使钙钛矿晶相形成,晶相结构完整,介电性能提高。发明了用溶胶凝胶法在无规取向基板上可控制备与PST结构相同且择优取向生长的PT薄膜并以此作为诱导层制备高度择优取向PST薄膜的方法。实现了PST薄膜在普通基板上的择优取向形成,薄膜具有更好的介电可调性能。成功设计了用PLD方法外延制备铌酸锂(LNO)作为单晶MgO基板上的底电极,再在电极上外延生长PST薄膜的多层外延技术,实现了PST薄膜的带电极外延制备。LNO起到了极好的缓冲作用,外延PST薄膜具有更完整的晶相结构,介电可调性高,损耗低。