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钛酸钡系薄膜的制备及表征

杨芙丽  
【摘要】:钛酸钡系薄膜作为特殊形态的材料,已成为微电子、信息、传感器、光学、太等技术的基础,并广泛渗透到当前科技的各个领域。随着科学技术的发展,各种特殊用途对薄膜技术与薄膜材料的性质提出了各种各样的要求,如从尺寸上要求纳米级到微米级,从膜的结构上要求按特定方向取向的或外延生长的,从表面形貌上对表面凹凸也有极高要求等。为了满足实际应用中提出的要求,我们就必须反复实验,仔细研究,从而中获得膜系开发、工艺研究、设备研制、检测与机理研究等方面可喜成绩。 目前,见诸报道的钛酸钡系薄膜的制备方法主要有物理方法如射频磁控溅射、脉冲激光沉积和分子束外延等,化学方法如溶胶-凝胶法、有机金属化学气相沉积(MOCVD)法和水热法等。物理方法大多需要真空的工作环境,对仪器的要求比较高,一般的实验室难以达到其要求。而化学方法相对比较简单,不要求大型的仪器设备,化学法中溶胶-凝胶法由于具有组分均匀、组,其过程是将金属有机物或无机化合物经过水解与缩聚过程形成溶胶,进而逐渐成精确、烧结温度低、易操作等优点是目前制备BaTiO_3系薄膜中最常用的方法凝胶化,再经热处理形成氧化物或化合物固体的方法。大部分文献报道都是采用了溶胶-凝胶工艺制BaTiO_3薄膜。 本文的主要研究内容包括 (1) 稳定溶胶的合成 为了制备优良的钛酸钡系薄膜合成透明稳定的溶胶是非常重要的一步,本文在参阅大量文献的基础上,分别考察了不同溶剂、加水量、加醋酸量、添加螯合剂及溶胶的浓度不同时对溶胶稳定性及薄膜表面形貌的影响。找到了合成稳定溶胶及具有优良表面形貌的最佳条件。 (2) 钛酸钡薄膜的制备与表征 钦酸钡系薄膜的制备与表征 根据我们所选定最佳合成条件制备钦酸钡薄膜,并结合差热一热重 (DTA一TGA)、红外(IR)、X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)等 表征手段选择薄膜热处理及退火温度,借助原子力显微镜(AFM)我们可以初 步得到钦酸钡薄膜晶粒生长的一些信息:锻烧退火过程即薄膜的晶化过程是一 个晶粒成核、长大、分裂、吞噬、再生长的过程。这对我们选择退火温度具有 指导意义。 (3)钦酸锯钡薄膜的制备 在这部分内容我们借助XRD、AFM表征手段考察了铭掺杂对结晶温度的 影响,以及随着铭含量的增加,晶胞参数,粒径的变化趋势。从理论上对这种 变化趋势加以说明。


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