收藏本站
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

钙基介质薄膜的制备、结构与性能研究

李润润  
【摘要】:钙基介质材料由于具有适中的介电常数和低的介电损耗,已经作为谐振器、振荡器等关键电子元器件材料被广泛应用于无线通讯和军事领域。本文主要以钙基介质材料为研究对象,采用Pechini法制备Ca(Mg_(1/3)Ta_(2/3))O_3(CMT)、Ca(Mg_(1/3)Nb_(2/3))O_3(CMN)和CaTiO_3(CT)介质薄膜的前驱体溶液,采用旋涂工艺制备CMT、CT、CMT/CT和CMN/CT介质薄膜。对CMT和CT薄膜制备条件优化,对其电学和力学性能进行研究。研究了预处理温度、预处理时间和退火温度对CMT薄膜结构和电学性能的影响;并采用纳米压痕仪,研究了不同退火温度的CMT薄膜基板复合体系的硬度、弹性模量和弹性性能,利用10%准则获得其本征力学性能。通过制备条件的优化,研究了两种不同热处理工艺对CT薄膜结构影响。研究了不同厚度CT薄膜基板复合体系的力学性能,采用ZP和HC模型获得了本征硬度和弹性模量,并由本征力学参数计算获得薄膜的残余应力。通过构筑CMT/CT和CMN/CT异质叠层薄膜体系,探讨薄膜界面、组成、结构和性能的影响,并通过串联模型将薄膜硬度、界面应力与介电性能之间紧密联系。具体工作内容如下:首先通过对钙基介质薄膜前驱体溶液的研究发现,溶液酸碱度对薄膜前驱体制备至关重要,调节pH值,柠檬酸与金属离子络合很好,并通过铵根离子将各柠檬酸金属络合形成了网状结构,钙基薄膜凝胶网络结构均在450~o C以上分解,避免了离子偏析。薄膜生长方式由开始层状生长逐渐转变为岛状生长。通过对制备条件的优化,发现当退火温度为650~800~oC时,能够获得单一钙钛矿相和表面致密均匀CMT薄膜,而900~oC时出现杂相。退火温度的提高能够提高CMT薄膜的介电性能,800~oC时具有最佳的介电性能。CMT的热处理制度分别为:180~oC/120s-380~oC/120s-500~oC/330s-700~oC/3600s。而CT薄膜的最佳热处理制度为120~oC/120s-700~oC/270s-700~oC/1800s。通过对不同退火温度的CMT和不同厚度的CT薄膜基板复合体系的力学性能研究发现,CMT和CT薄膜的硬度和弹性模量都表现出了强烈尺寸效应,压入深度的减小,硬度和弹性模量均增大。退火温度的升高有助于CMT薄膜硬度和弹性模量的提高,复合体系的恢复阻力呈现出先减小后增大的趋势,而弹性恢复则呈现了先增大后减小的趋势,当退火温度为700~oC时复合体系具有最小的恢复阻力和最大的弹性恢复0.21,表明薄膜的恢复是最容易的。CT薄膜厚度增加有助于提高其力学性能,随着厚度增加,CT薄膜本征硬度从15.6GPa(65nm)提高到21.7GPa(340nm),本征弹性模量从200GPa(65nm)提高到228GPa(340nm),残余应力从1.67GPa(65nm)提高到2.32GPa(340nm)。CMT薄膜基板复合体系是软薄膜硬基板,而CT薄膜基板复合体系为硬薄膜软基板,两种薄膜的硬度均符合Hall-Petch理论的反Hall-Petch关系。通过构建CMT/CT和CMN/CT异质薄膜,研究堆叠次序、厚度、组分比和异质界面数对复合薄膜介电性能的影响,发现以CT薄膜作为缓冲层,能够获得单一钙钛矿结构CMT/CT叠层薄膜,而CMT为底层薄膜将生成杂相。异质叠层薄膜厚度的增加、异质界面数的增加都能有效提高薄膜的介电性能,而调控组分比也能够调节薄膜的性能。异质叠层薄膜具有比单一组分薄膜更好的介电性能。通过串联电路模型,获得了薄膜厚度和异质界面数与异质薄膜介电性能关系。根据薄膜残余应力、硬度与介电性能三者关系,提出一个与应力方向相关系数,表明残余应力方向对极化和介电性能至关重要,并建立了薄膜硬度与介电性能关系。相同厚度异质薄膜,异质界面越多,单层薄膜厚度越小,残余应力所占百分比越大,影响力越大,会起到一个应力引诱的极化增强效果。随着薄膜厚度增大,复合薄膜硬度逐渐增加,在应力协同作用下,介电性能获得提高。通过控制单层薄膜厚度、薄膜总厚度以及改变组分比可以调控薄膜介电性能。


知网文化
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前20条
1 师庆华;;具有增强对比度层的Y_2O_3Eu透明CRT薄膜屏[J];发光快报;1987年03期
2 R.Swanepoel;钟国林;;仅由波长测量来确定薄膜的折射率和厚度[J];国外计量;1987年01期
3 Keiko Kushida,陈焕林;c轴取向PbTiO_3薄膜的压电效应[J];压电与声光;1988年02期
4 万德锐;卢玉村;曾家玉;冯健清;;薄膜断面微观结构的扫描电镜观察[J];电子显微学报;1988年02期
5 吴绍吟;;透明绝热薄膜[J];广东化工;1988年04期
6 同舟;;汽车用安全玻璃[J];建材工业信息;1988年07期
7 ;革新与发明[J];今日科技;1988年02期
8 倪家生;;国外聚氟乙烯薄膜的加工技术[J];浙江化工;1989年02期
9 Т.Н.ШУШНОВА,王建荣;带薄膜层的合纤丝织物连接强力的预测[J];国外纺织技术;1999年02期
10 张德胜,顾瑛,韩孝勇,孙怀安,华桂芳;“金属薄膜层附着性”试验方法[J];微电子技术;2000年01期
11 郑升辉;刘亚楠;李月婵;付晓燕;张洪武;;SrAl_2O_4:Eu,Ho/树脂应力发光薄膜在焊缝缺陷检测中的应用[J];发光学报;2018年09期
12 杨伟;焦逸清;顾静;;多层共挤薄膜加工技术及应用综述[J];塑料包装;2017年04期
13 郝殿中;薄膜层数对偏振分束棱镜性能的影响[J];物理实验;2005年06期
14 杜宝中;张倩岚;王妙娟;;基于氧化镍模板Ni/Al-LDHs/Ni薄膜的制备及其性能研究[J];功能材料;2017年11期
15 ;玻璃管上噴鍍鉻膜[J];电子管技术;1967年04期
16 梅宁;超级薄膜层临时支护[J];建井技术;2003年06期
17 张建春,岳素娟,郭玉海;羽绒絮毡及其与PTFE薄膜层压保暖新材料的研究与开发[J];国际纺织导报;2002年S1期
18 李淑华;黄雪红;;热敏性聚氨酯防水透湿薄膜的制备及复合户外面料性能探讨[J];印染助剂;2019年02期
19 闫金红;冯守爱;张红霞;;共价连接的类石墨烯二维四苯并卟啉薄膜的合成与表征[J];材料导报;2018年S1期
20 白雁兵;;视觉定位在ITO薄膜层合设备中的应用[J];现代显示;2013年04期
中国重要会议论文全文数据库 前4条
1 张平;马瑞丽;陆军;;(Polymer/LDuHs)_n组装超薄膜层周期的小角XRD研究[A];中国晶体学会第六届学术年会暨会员代表大会论文摘要集——多晶(粉晶)衍射分会[C];2016年
2 李政杰;吕伟;李宝华;康飞宇;杨全红;;片状锡在石墨烯薄膜层间纳米空间的限域制备及其电化学性能研究[A];中国化学会第29届学术年会摘要集——第30分会:低维碳材料[C];2014年
3 张向军;;近壁面纳米液晶薄膜层的粘弹性行为与边界润滑[A];2010年第四届微纳米海峡两岸科技暨纳微米系统与加工制备中的力学问题研讨会摘要集[C];2010年
4 徐彦;王培栋;叶谦;;柔性热防护层合薄膜的热致褶皱数值仿真研究[A];中国力学大会-2017暨庆祝中国力学学会成立60周年大会论文集(A)[C];2017年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 张宇新;基于MEMS技术的薄膜换能元及其电爆性能研究[D];电子科技大学;2018年
2 姬春晖;氧化钒基薄膜相变性能调控与应用研究[D];电子科技大学;2019年
3 费晨曦;新型高k栅介质La_xAl_yO薄膜的制备与性能研究[D];西安电子科技大学;2016年
4 李恩;几种层状硫族化合物薄膜的外延生长与物性研究[D];中国科学院大学(中国科学院物理研究所);2018年
5 单俊杰;二硫化钼薄膜及其光电器件的制备和性质研究[D];长春理工大学;2018年
6 郭新华;溶胶—凝胶法制备铜锌锡硫族薄膜及其光学性能研究[D];哈尔滨工业大学;2018年
7 何晓龙;Si基SiCN晶体薄膜的制备研究[D];南京大学;2018年
8 吴智;BMT/PZT异质叠层薄膜的制备及性能研究[D];武汉理工大学;2016年
9 李润润;钙基介质薄膜的制备、结构与性能研究[D];武汉理工大学;2016年
10 黄亚洲;基于ALD的二硫化钼薄膜的可控制造、相关性能及器件构筑研究[D];东南大学;2018年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 李宇婧;硼碳氮薄膜的制备及其带隙调控[D];吉林大学;2019年
2 孙飞鹏;大面积可控单原子层h-BN薄膜的p、n型导电掺杂研究[D];厦门大学;2018年
3 丛建雯;激光诱导聚吡咯薄膜表面起皱的研究与应用[D];天津大学;2017年
4 刘翔;磁控溅射制备玻璃基DLC薄膜及其性能研究[D];武汉理工大学;2018年
5 罗利;快速退火制备有机/无机钙钛矿薄膜及其性能研究[D];云南大学;2017年
6 张世慧;EFMS技术Te薄膜的制备及其场内粒子分布的COMSOL模拟[D];郑州大学;2019年
7 李云峰;Cu_2ZnSnS_4基纳米晶及其薄膜的制备与性能研究[D];武汉理工大学;2018年
8 郑思学;柔性电子器件用金薄膜的疲劳行为研究[D];中国科学技术大学;2019年
9 王冬;本征点缺陷对ZnO薄膜室温铁磁性及p型导电的影响[D];重庆师范大学;2019年
10 李亮亮;3Y-TZP表面钽薄膜的制备与性能研究[D];太原理工大学;2019年
中国重要报纸全文数据库 前2条
1 张乃千;薄膜织物变身“防化服”[N];中国国防报;2017年
2 ;液用高稳定高阻隔复合软包装[N];中国包装报;2006年
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62982499
  • 010-62783978