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作者：崔传文山东师范大学

学位级别：硕士

近几年来随着电子及微电子工业的飞速发展,微波通信产业迅猛崛起。微波通信产业的发展极大的促进了微波材料及其器件的研究。微波频率器件的高度集成化及其工作频率的提高已经成为微波通信器件发展的趋势。目前主要的微波频率器件主要... 详细信息

近几年来随着电子及微电子工业的飞速发展,微波通信产业迅猛崛起。微波通信产业的发展极大的促进了微波材料及其器件的研究。微波频率器件的高度集成化及其工作频率的提高已经成为微波通信器件发展的趋势。目前主要的微波频率器件主要有三种:半导体器件、声器件(SAW、FBAR等)、和微波介质器件。微波介质器件具有损耗低、性能稳定可靠、成本低、适合于微波高频段等优点,成为当今国内外研究的热点。目前国内外的研究主要是块状器件的研究,但是块状材料的尺寸最少也要λ/4,不能满足集成化、高性能的要求,这阻碍了微波介质器件的应用,从而为微波介质陶瓷薄膜在微波集成电路和微波集成器件领域提供了一个广阔的平台。微波介质陶瓷薄膜作为一类重要的结构和功能薄膜材料越来越受到广泛的重视。因微波介质陶瓷薄膜比其块状陶瓷有非常大的表面积,特殊的表面结构调整表面电荷分布的非对称性以及非对称结构,它可能表现出独特的优良性能。微波介质陶瓷薄膜应用于微波介质薄膜器件领域,不仅可以减少电极的损耗,有望获得器件的高性能,而且满足了器件片式集成化的要求,对于实现微波器件的集成化和高品质化具有重要的现实意义。铌锌酸锶钡((BaSr)(ZnNb)O,x为摩尔分数,0≤x≤1,简称BSZN)是具有立方复合钙钛矿结构的微波介质陶瓷。BSZN虽然在很高的微波频率下具有极低的介质损耗和很低的谐振频率温度系数等优点,在卫星通讯、雷达、以及移动通讯系统上具有重要或潜在的应用价值,但其块状材料不能满足集成化的要求,这阻碍了微波介质器件的应用,因此对BSZN薄膜的研究具有重要的实际意义。介质薄膜的制备方法有很多,主要有溶胶—凝胶(Sol-Gel)、分子束外延(MBE)、脉冲激光沉积(PLD)、RF磁控溅射法等。在这些方法中,RF磁控溅射法具有低损伤、高速、易于C轴生长、能以较低的成本制备出实用大面积成膜等优点,其膜厚的可控性和重复性较好、膜的纯度较高,是最常使用的介质薄膜制备方法之一。但有关RF磁控溅射法制备微波介质陶瓷薄膜的研究国内外比较少见,因而具有相对比较广阔的研究领域。本论文的研究主要包括两方面内容,首先我们利用射频磁控溅射技术和热退火技术在单晶SiO(110)衬底上制备(BaSr)(ZnNb)O薄膜,但在制备过程中可能存在ZnO的挥发、元素的饱和蒸汽压等原因,结果制备出了一种混合相的薄膜;用正交试验的方法对(BaSr)(ZnNb)O薄膜的制备工艺进行探索并对工艺参数进行了优化。同时以多种电子显微技术为主,结合X射线衍射等手段,对了薄膜结构的形貌、显微结构、成分进行了测试分析与表征。主要内容如下: (1)利用射频磁控溅射技术与热退火技术在SiO(110)衬底上制备了(BaSr)(ZnNb)O3薄膜。实验过程中我们采用正交分析方法对RF磁控溅射工艺进行优化设计,获得膜层质量较好的最佳工艺参数,为进一步研究BSZN薄膜奠定基础。 (2)对制备的薄膜结构样品我们进行了以电子显微技术为主的测试与表征,主要包括扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、原子力显微镜(AFM)、X射线衍射(XRD)、(选区)电子衍射(SAED)等。 (3)通过对测试结果的分析,我们探讨了研究了溅射功率、溅射气压、退火温度、退火时间对(BaSr)(ZnNb)O薄膜结构生长的影响机理。

关键词：铌锌酸钡微波介质陶瓷薄膜 RF磁控溅射微观结构

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B位Sn^(4+)取代铌锌酸钡陶瓷及其介电性能

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电子元件与材料 2005年第10期24卷 48-49,55页

作者：石锋吴顺华王宇新天津大学电子信息工程学院天津300072 天津大学化工学院天津300072

向铌锌酸钡中添加适量的锡酸钡,使Sn4+取代B位的Zn以改善其介电性能。锡酸钡为立方钙钛矿结构,正值温度系数τC约为+190×10–6℃–1。锡离子的引入会增大钙钛矿晶胞中B位阳离子的平均半径,致使氧八面体阴阳离子间的空隙减小,降低晶格... 详细信息

向铌锌酸钡中添加适量的锡酸钡,使Sn4+取代B位的Zn以改善其介电性能。锡酸钡为立方钙钛矿结构,正值温度系数τC约为+190×10–6℃–1。锡离子的引入会增大钙钛矿晶胞中B位阳离子的平均半径,致使氧八面体阴阳离子间的空隙减小,降低晶格的非简谐相互作用,造成衰减因子γ减小,tgδ降低。当锡酸钡添加量(摩尔分数)为0.226或0.32时,其τC接近于0,τf位于(–5～0)×10–6℃–1。

关键词：无机非金属材料铌锌酸钡锡酸钡取代介电性能

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添加剂MnCO_3和BazrO_3对Ba(Zn_(1/3) Nb_(2/3))O_3陶瓷烧结温度和介电性能的影响

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功能材料与器件学报 2010年第3期16卷 211-216页

作者：石锋山东师范大学物理与电子科学学院济南250014

采用传统的固相烧结法制备Ba(Zn_(1/3) Nb_(2/3))O_3(BZN)和(1-x)Ba(Zn_(1/3)Nb_(2/3))O_3-xSr(Zn_(1/3)Nb_(2/3))O_3(BSZN)陶瓷,研究MnCO_3和BaZrO_3添加剂对其烧结温度和介电性能的影响。研究表明二者均是很好的助熔剂,在烧结过程中形成液相促进原子扩散从而降低烧结温度,本研究中的最佳烧结温度为1260℃(5#样品)。MnCO_3和BaZrO_3对于改善系统的介电性能均有较好的效果,合理调整添加剂的用量可以有效的改善介电性能。0.35BZN-0.65SZN-1%MnCO_3样品的介电性能最佳且烧结温度低于1300℃。

关键词：碳酸锰锆酸钡烧结温度介电性能铌锌酸钡

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Ba(Zn_(1/3)Nb_(2/3))O_3-BaZrO_3系统结构和介电性能的研究

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压电与声光 2003年第6期25卷 480-482,496页

作者：石锋吴顺华天津大学电子信息工程学院天津300072

研究了BaZrO3、MnCO3对Ba(Zn1/3Nb2/3)O3(BZN)系统结构和介电性能的影响。表明BaZrO3及Mn-CO3均能有效降低系统的烧结温度。系统中加入过多的BaZrO3(BZ)会降低介电常数,增大介质损耗,并使容量温度系数负向发展;加入微量MnCO3对系统的介... 详细信息

研究了BaZrO3、MnCO3对Ba(Zn1/3Nb2/3)O3(BZN)系统结构和介电性能的影响。表明BaZrO3及Mn-CO3均能有效降低系统的烧结温度。系统中加入过多的BaZrO3(BZ)会降低介电常数,增大介质损耗,并使容量温度系数负向发展;加入微量MnCO3对系统的介电性能影响不大。系统中加入的x(BaZrO3)=4%会生成较多的第二相BaNb2O6、BaZrO3摩尔分数增加至8%时,第二相消失。这是由于过多BZ的加入会在烧结温度到达前生成较多液相,促进烧结的同时也阻碍了ZnO的挥发,从而抑制了第二相的生成。向96%BZN-4%BZ中加入r(MnCO3)=0.5%,也会抑制第二相的生成,这可能是由于Mn2+占据了B′位Zn2+挥发后留下的空位,形成固溶体,没有形成富Nb液相区,从而抑制了第二相的生成。

关键词：铌锌酸钡结构介电性能

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