摘要: 铁电薄膜在微波器件应用方面有广阔的应用前景,对薄膜介电性能影响因素的研究是至关重要的。可调率和损耗是衡量薄膜材料能否应用在器件上的重要参数。本文通过溶胶-凝胶技术制备了钛酸锶钡铁电薄膜,通过叉指电容测量其介电性能,研究不同衬底以及不同... 展开 铁电薄膜在微波器件应用方面有广阔的应用前景,对薄膜介电性能影响因素的研究是至关重要的。可调率和损耗是衡量薄膜材料能否应用在器件上的重要参数。本文通过溶胶-凝胶技术制备了钛酸锶钡铁电薄膜,通过叉指电容测量其介电性能,研究不同衬底以及不同取向度对薄膜介电性能的影响,最后通过微波仿真模拟,设计并制作了共面波导传输线加载BST电容的铁电移相器。主要体现在以下几个方面: 研究了通过溶胶-凝胶(sol-gel)工艺制备的生长在(100)LaAlO3(LAO)单晶衬底和(100)MgO单晶衬底上的BST铁电薄膜的介电性能。采用叉指电容评价了薄膜在1GHz-10GHz下的微波介电性能。结果表明,衬底对薄膜的居里温度、电容以及介电可调率有明显的影响。在10GHz、70kV/cm的电场强度下,生长在LAO衬底上的可调率为16.77%,高于生长在MgO衬底上8.38%的可调率。在微波频段内两种薄膜的介电损耗都随频率线性增加。生长在MgO衬底上薄膜的损耗低于生长在LAO衬底上薄膜的损耗。 为了研究取向度对薄膜介电性能的影响,采用溶胶-凝胶技术在(100)单晶LAO衬底上制备了BST铁电薄膜。X射线衍射表明薄膜沿(100)方向择优生长和随机生长取决于所用先驱体溶液的浓度。当浓度为0.1M时,薄膜沿(100)方向生长。用叉指电容测量了薄膜的介电性能。先驱体溶液浓度分别为0.1M、0.2M和0.3M所制备薄膜居里温度分别为-18.5oC、-32.5oC和-39.9oC。在10kHz、80kV/cm的电场下沿(100)高度取向薄膜的可调率高达30.74%,高于其它取向度低的薄膜。三种薄膜的损耗都较低,约1%左右。在高频时薄膜的可调率都比低频时有所下降,分别为12.8%、12.25%和5.09%,高取向度(100)的薄膜介电可调率仍然高于其它的薄膜。 通过溶胶-凝胶工艺在(100)取向的LaAlO3单晶基底上制备了高介电可调率、低介电损耗的Ba0.6Sr0.4TiO3铁电薄膜。通过微波仿真软件Sonnet的模拟,初步设计并制作了加载BST铁电薄膜电容的共面波导移相器。共面波导线总长度为7mm,中心导带宽度为30mm。在中心导带的两边分别周期性地加载了18个具有相同结构的共面叉指电容单元。叉指电容单元结构的指长为30mm,指宽和指间距为5mm,指的数量为7个。在35V的外加直流偏压、12GHz的频率下,相移量高达125度。 收起