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改进Sol-Gel法制备Y掺杂BST薄膜表面结构及介电性能研究

廖家轩 , 王洪全 , 潘笑风 , 傅向军 , 张佳 , 田忠

无机材料学报 doi:10.3724/SP.J.1077.2009.00387

通过在溶胶前驱液中添加聚乙烯吡咯烷酮和在底电极Pt上形成界面仔晶层，对溶胶凝胶(Sol-Gel)法进行了改进，并以此在Pt/Ti/SiO₂/Si上制备了钇(Y)掺杂和非掺杂的Ba_0.6Sr_0.4TiO₃ (BST)薄膜，研究了薄膜的表面结构和介电调谐性能. X射线光电子能谱表明，BST薄膜表面元素都以两种或三种化学态出现，一种对应钙钛矿结构，其余的对应非钙钛矿结构. 和非掺杂相比，除了Ti2p外，Y掺杂对Ba3d、Sr3d和O1s具有明显的影响，Ba、Sr和O原子在非钙钛矿结构中的含量分别由41%、33%和51%减少到26%、29%和40%. 扫描电镜和原子力显微镜表明，Y掺杂BST薄膜光滑致密、无裂纹和无缩孔. 40V偏压和100kHz频率下的电压－电容曲线表明，Y掺杂提高了薄膜的介电调谐性能，调谐率大于43%、损耗0.0216及优化因子20. 对Y掺杂改性机理也进行了讨论.

关键词: 钇掺杂 , yttrium doping , improved Sol-Gel method , surface structure , dielectric tunable properties