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研究表明，在薄膜材料改性方面，元素掺杂和引入缓冲层是最常用且最有效的两种方法。本论文根据(Pb,Sr)TiO3(PST)薄膜的特点，选择Pb/Sr=1的钛酸锶铅薄膜(Pb0.5Sr0.5)TiO3作为研究对象，研究了采用Cr3+离子掺杂和添加缓冲层两种方法改善薄膜的电学性质，为(Pb0.5Sr0.5)TiO3薄膜在介电可调领域的应用进行了有益的尝试。主要内容如下：
1、采用溶胶-凝胶法，在以镍酸镧为底电极的Si衬底上制备了0～8％Cr-PST50薄膜，研究了Cr掺杂量对薄膜结构和性能的影响。研究表明，制得的薄膜平整、光滑、致密、无裂纹；Cr的掺杂没有破坏薄膜的钙钛矿结构和随机取向特性；晶格常数亦没有明显的变化；介电常数随着Cr掺杂量的增加而呈减小趋势，在1 KHz条件下，介电常数从未掺杂的417降低到8％ Cr掺杂时的207；Cr-PST50薄膜的晶粒尺寸、介电可调率及优值因子有随Cr掺杂量先增大后减小的趋势，Cr掺杂量为3％时薄膜的可调率和优值因子分别为61.3％、21.4，显示出在介电可调领域较好的应用潜力；薄膜的剩余极化Pr值随着Cr掺杂量的增大而减小，从未掺杂时的7.4μC/cm2降低至5％Cr掺杂时的2.0μC/cm2。
2、采用溶胶-凝胶法，制备了以LNO、MgO、TiO2为缓冲层的3％Cr-PST50薄膜，研究了缓冲层对3％Cr-PST50薄膜结构和性能的影响。研究表明，薄膜均结晶完好，呈随机取向的钙钛矿结构；以LNO为缓冲层的3％Cr-PST50薄膜的晶粒尺寸最大，可能是钙钛矿结构的LNO与薄膜的结构相似，其晶格常数接近，能促进薄膜晶粒的生长；不同缓冲层上薄膜与Pt衬底上的薄膜相比，介电常数减小，这主要是由于引入的缓冲层介电常数较小所致，LNO缓冲层上的薄膜有最低的介电常数，可能是由于两者间在热处理过程中发生界面反应造成的；薄膜的介电可调率和优值因子受晶粒尺寸和晶格常数的共同影响，其中以TiO2为缓冲层的薄膜和没有添加缓冲层的薄膜的可调率和优值因子稍大；同时，由于缓冲层的非铁电性，薄膜的剩余极化值Pr也随着缓冲层的添加而有所降低。以上结果表明，Cr3+离子的掺杂和引入缓冲层可以改善薄膜的结构和性能，为薄膜性能的优化提供了有效的方法。