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钛酸铅锶(Pb<,x>Sr<,l-x>Ti0<,3>,BST)和钛酸钡锶(Ba<,x>Sr<,l-x>Ti0<,3>,BST)能在外加电场的作用下改变自身介电系数的特性,具有应用于可调谐微波器件的潜力。拥有高的介电调谐率、低的介电损耗、小的漏电流、光滑平整的薄膜表面等特性是研究者追求的主要目标。本文针对BST和PST薄膜应用,主要做了以下的研究:
第一部分,用脉冲激光法在MgO和LaAl0<,3>基片上制备了Pb<,0.35>Sr<,0.65>Ti0<,3>薄膜。比较了在两种基片上外延生长的Pb<,0.35>Sr<0.65>Ti0<,3>薄膜的结构、表面形貌和介电性能。发现在LaAl0<,3>基片上外延的Pb<,0.35>Sr<,0.65>Ti0<,3>薄膜的c轴取向性和结晶性更好,表面更平整,更有利于上电极与薄膜界面的附着。在MgO基片上外延的Pb<,0.35>Sr<,0.65>Ti0<,3>薄膜的晶粒尺寸更大,薄膜中局域铁电区更多,在外加电场为零时的介电常数更大。因此适当的应用基片对外延薄膜的应力作用可以提高在基片上外延生长的Pb<,0.35>Sr<,0.65>Ti0<,3>薄膜的介电性能。
第二部分,在MgO和LaAl0<,3>基片上制备了Pb<,0.35>Sr<,0.65>/Ti0<,3>/YBCO异质结构薄膜。比较了两种基片上外延生长的Pb<,0.35>Sr<,0.65>Ti0<,3>/YBCO异质薄膜的结构和介电性能。发现两种基片上外延生长的YBCO薄膜的质量将影响在YBCO薄膜上外延生长的Pb<,0.35>Sr<,0.65>Ti0<,3>的结构和介电性能。
第三部分,在斜切1.2°LAO 基片上,用脉冲激光法制备了Ban<,0.1>Sr<,0.9>TiO<,3>/YBCO 异质结构薄膜。比较了不同厚度的 YBCO 薄膜对Bac<,0.1>Sr<,0.9>Ti0<,3>薄膜的表面形貌和介电性能的影响。发现随着YBCO层厚度的增加,生长模式要发生从二维step-flow到三维岛状的转变,这促使品格失配应力在YBCO和Bao.<,1>Sr<,o.9>TiO<,3>薄膜中得到释放,导致了Ba<,0.1> Sr<,0.9>TiO<,3>/YBCO界面粗糙,以及Bao.<,1>Sr<,0.9>TiO<,3>薄膜中产生了大量的位错和缺陷,使Ba<,0.1>Sr<,0.9>TiO<,3>薄膜的介电性能大大降低。