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BST薄膜的射频溅射沉积及性能研究

作　者: 王亚鹏
导　师: 胡作启
学　校: 华中科技大学
专　业: 微电子学与固体电子学
关键词: 钛酸锶钡射频磁控溅射薄膜微波介电性能
分类号: TN305.92
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
下　载: 16次
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内容摘要

BaxSr1-x TiO3(BST)是一种性能优良的铁电材料,在微波领域有非常广泛的应用。本文采用射频磁控溅射法在Si衬底上成功制备了BST薄膜,并研究了不同溅射工艺参数对薄膜结构及介电性能的影响,总结了最佳溅射工艺。射频磁控溅射溅射的BST薄膜,在(111)晶面择优取向生长。退火处理可以使BST薄膜结晶度更高,晶粒生长更加完整,能很好地释放薄膜生长过程中所造成的内应力。衬底温度越高,薄膜结晶越好。高氧氩比的溅射气氛有利于Sr、Mg、O原子的沉积,而在低氧氩比的溅射气氛中,Ba、Ti原子的沉积速率较快。高氧氩比气氛溅射的薄膜表面有针孔出现,质量不如低氧氩比气氛中溅射的薄膜。薄膜内部晶粒的发育状况不如表面晶粒,其粒径很小,而且晶粒与晶粒之间还存在一定的非晶成分。衬底温度对薄膜的沉积速率影响较小,在功率250W、溅射气压1.5Pa、氧氩比为1/3的溅射工艺下,估算薄膜的沉积速率大约为16nm/min。BST薄膜在微波频率下(10GHz左右)的介电常数大约在500～800之间,介电损耗在0.03～0.08之间。综合介电常数和介电损耗两方面,其中衬底温度为600℃、氧氩比为1/3工艺条件下溅射的薄膜介电性能最佳。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-9
1 绪论  9-20
  1.1 前言  9-10
  1.2 BST 的结构性能及应用  10-11
  1.3 BST 薄膜的制备方法  11-15
  1.4 BST 薄膜的主要表征方法  15-17
  1.5 BST 薄膜的研究现状  17-19
  1.6 本论文的主要研究工作  19-20
2 BST 薄膜的溅射沉积  20-27
  2.1 靶材的制备  20-23
  2.2 BST 薄膜的结构  23-24
  2.3 溅射BST 薄膜的工艺参数  24-25
  2.4 BST 薄膜的制备流程  25-26
  2.5 本章小结  26-27
3 薄膜测试结果分析  27-44
  3.1 BST 薄膜的物相结构分析  27-29
  3.2 BST 薄膜的微观结构分析  29-31
  3.3 BST 薄膜的EDS 能谱分析  31-33
  3.4 BST 薄膜的透射电镜分析  33-37
  3.5 BST 薄膜的XPS 能谱分析  37-41
  3.6 BST 薄膜的微波介电性能分析  41-42
  3.7 本章小结  42-44
4 总结与展望  44-46
  4.1 实验总结  44
  4.2 实验下一步展望  44-46
致谢  46-47
参考文献  47-51

BST薄膜的射频溅射沉积及性能研究

内容摘要

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