【導讀】薄膜,主要研究了不同的濺射氣壓對BMN薄膜的結(jié)構(gòu)、表面形貌和介電性能的影響。實驗結(jié)果顯示，制得的BMN薄膜具有立方焦綠石結(jié)構(gòu)。在高氣壓下所得到的BMN. 但當氣壓到時晶粒尺寸變小。薄膜的介電常數(shù)以及介電調(diào)諧率隨著氣壓的增大而增大。另外，氣壓的升高對Bi2O3的揮發(fā)也有很好的抑制作用。

　　

【正文】 (d) Pa, (e) Pa 濺射氣壓對 BMN 薄膜電性能的影響 南京工業(yè)大學本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 15 選取濺射氣壓 Pa 和 Pa BMN 薄膜為研究對 象，控制薄膜厚度均為 300 nm 左右。 圖 33 為不同氣壓下濺射 BMN 薄膜的介電常數(shù)和介電損耗隨頻率的變化曲線。 200 400 600 800 10000306090120(a)Frequency (kHz)Dielectric lossDielectric constant101 .6 Pa 4 .0 P a0 . 0 0 00 . 0 0 50 . 0 1 00 . 0 1 50 . 0 2 00 . 0 2 50 . 0 3 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 100306090120(b) 1 .6 Pa 4 .0 PaDielectric lossDielectric constantFrequency (MHz)0 . 0 00 . 0 50 . 1 00 . 1 50 . 2 0 圖 33 不同濺射氣壓下沉積 BMN薄膜的介電常數(shù)和介電損耗隨頻率的變化曲線， (a) 10 kHz 1 MHz， (b) 1 MHz 10 MHz Fig 33 Frequency dependence of dielectric constant and dielectric loss of BMN thin films deposited at different sputtering pressures, (a) 10 kHz 1 MHz, (b) 1 MHz 10 MHz 如圖 33（ a）所示，濺射氣壓 Pa BMN 薄膜介電常數(shù)比 Pa BMN 薄膜較第三章 實驗結(jié)果與討論 16 大，介電損耗較低。這可能是由于增大濺射氣壓， BMN 薄膜晶粒尺寸增大，引起相對介電常數(shù)的增大。在 1 MHz 下，濺射氣壓 Pa 和 Pa BMN 薄膜的相對介電常數(shù)分別為 100 和 和 。 在 10 kHz–1 MHz 的頻率范圍內(nèi)， BMN 薄膜的介電常數(shù)幾乎不隨頻 率的變化而變化 ，穩(wěn)定性很好，而介電損耗略有上升，但變化不大。 從圖 33 (b)看出在 1 MHz–10 MHz 的頻率范圍內(nèi)，BMN 薄膜的介電常數(shù)隨頻率的升高逐漸減小，損耗隨頻率升高而增大 。 1 . 5 1 . 0 0 . 5 0 . 0 0 . 5 1 . 0 1 . 50 . 7 00 . 7 50 . 8 00 . 8 50 . 9 00 . 9 51 . 0 0 Dielectric lossNormalized Dielectric constant 0 . 0 00 . 0 10 . 0 20 . 0 30 . 0 40 . 0 50 . 0 6 1 .6 Pa 4 .0 PaElectric Field (MV/cm ) 圖 34 不同濺射氣壓下沉積 BMN薄膜的介電常數(shù)和介電損耗隨直流偏壓的變化曲線（ 1MHz） Fig 34 DC bias field dependence of dielectric constant and dielectric loss of BMN thin films 圖 34 為 1 MHz 測試頻率下，不同 濺射氣壓下生長薄膜的 CV特性曲線。所制薄膜都表現(xiàn)出了介電可調(diào)性能，介電常數(shù)隨著電場的增大而減小 ，介電損耗基本保持不變。 圖中曲線相對于零偏壓是對稱的，并且沒有滯后性。 圖中可以看出， 濺射氣壓為 Pa 時，沉積薄膜的介電調(diào)諧率 約為 26%；濺射氣壓為 Pa 時，薄膜的介電調(diào)諧率約為 13%，且濺射氣壓 Pa 時較濺射氣壓為 Pa BMN 薄膜擊穿場強較大、損耗較低。這可能與薄膜的晶粒尺寸有關(guān)，晶粒尺寸大，結(jié)晶越好，調(diào)諧率越大；也可能與濺射氣壓為 Pa BMN 薄膜產(chǎn)生的第二相 MgNb2O6 有關(guān)， 即MgNb2O6這種物質(zhì)的產(chǎn)生可能導致薄膜調(diào)諧率降低，引起電性能惡化。氣壓的升高對薄膜的介電性能也是有利的。南京工業(yè)大學本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 17 第四章 結(jié)論 本實驗采用磁控濺射法，在 Si 基片上沉積 BMN薄膜 ,研究了濺射氣壓對 BMN薄膜的相結(jié)構(gòu)、表面形貌以及介電性能的影響。得出以下結(jié)果 : 隨著濺射氣壓的升高， BMN 薄膜顯示出明顯的（ 222）擇優(yōu)取向 。當濺射氣壓在 Pa 以下時， 觀察到部分 MgNb2O6（ JCPDS 卡號 330875）的衍射峰，這可能是由于高溫下 Bi2O3 的揮發(fā)引起的 ，這種物相的產(chǎn)生可能對薄膜的電性能產(chǎn)生一定影響。當氣壓 升高到 Pa 時，雜相消失， 表明較高的濺射氣壓能有效的抑制 Bi2O3的揮發(fā)。 另外，隨著濺射氣壓的增大， BMN 表面晶粒大小逐漸均一，晶粒尺寸逐漸變大，薄膜趨于平整。當濺射氣壓增加到 Pa 時，薄膜晶粒尺寸約為 70nm，大小較為均一，表面孔洞較少。就以 Pa 和 的兩個樣品而言，隨著濺射氣壓的升高，相對介電常數(shù)和介電調(diào)諧率都有所提升，介電損耗略有降低但不明顯。但過高的氣壓不利于晶粒的生長，同時對沉積速率也有影響。 參考文獻 18 參考文獻 [1] 黎彬 蔣書文 介電可調(diào) BMN 薄膜及變?nèi)莨苤苽溲芯浚?2020） [2] 肖勇 蔣書文 可調(diào) BMN 薄膜介電損耗機理研究 (2020) [3] 鄭 贊 杜丕一 趙冉 翁文劍 韓高榮 Zn 摻雜制備介電可調(diào) PST 薄膜 [4] 高虹 朱明康 呂憶農(nóng) 劉云飛 Ar/O2 對磁控濺射法制備 薄膜結(jié)構(gòu)與性能的影響 《南京工業(yè)大學學報：自然科學版》 2020 [5] 肖勇 許程源 張光強 蔣書文 薄膜的介電損耗機理研究 《電子元件與材料》 2020 [6] 蔣書文 李汝冠 王魯豫 劉興釗 李言榮 介電可調(diào)薄膜材料及壓控微波器件研究 《電子科技大學學報》 2020 年 [7] 華強 杜慧玲 史翔 崔玉 新型四元系鉍基焦綠石陶瓷的介電性能 西安科技大學 [8] 陳萬海 吳文彪 孟中巖 微波調(diào)諧器件用鈦酸鍶鋇基非線性介質(zhì)薄膜介電調(diào)諧性能的研究 [9] 彭東文 孟中巖 鈦酸鍶鋇非線性介質(zhì)薄膜的高介電調(diào)諧率和低介電損耗的研究 [10] 陳鵬 立方燒綠石結(jié)構(gòu) BZN薄膜的制備及介電可調(diào)性研究 電子科技大學 2020 [11] 霍慶 松 襯底及壓強對磁控濺射 ZnO 薄膜表面形貌的影響 《山東建筑大學學報》 2020 [12] 鐘家剛 多鐵性無鉛復合薄膜的制備和鐵電、鐵磁性能研究 合肥工業(yè)大學 2020 年 [13] 宋陽 周勇 蔣書文 濺射氣壓對 電子科技大學電子薄膜與集成器件國家重點實驗室 [14] 曹洋 朱孔軍 裘進浩 龐旭明 顧洪匯 鄭紅娟 季宏麗 鈮酸鉀鈉無鉛壓電陶瓷薄膜的制備方法 研究 南京航空航天大學智能材料與結(jié)構(gòu)航空科技重點實驗室 [15] 馮萍 楊麗 曹萬強 Ca 摻雜 Ba()O3陶瓷介電性能的研究 [16] 張凱 張鷹 Cd 摻雜 BZN 薄膜的制備和性能研究 《電子科技大學》 2020 [17] 劉紅飛 張志萍 程曉農(nóng) 射頻磁控濺射 ZrW2O8 薄膜的高溫退火研究 江蘇科技南京工業(yè)大學本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 19 大學 [18] 磁控濺 射參數(shù)對 BaSrTiO3薄膜擇優(yōu)取向生長的影響 期刊論文 [19] 李在映 BZN 陶瓷介電性能研究 西華大學 2020 [20] Lingxia Lin,Dan Xu,Shihui Yu,Helei Dong,Yuxin Jin,Effect of thickness on the dielectric properties of bismuth magnesium niobium thin films deposited by rf magron sputtering (2020) [21] 薛昊 艾晨 王希林 王寒風 周和平 MnO2 摻雜對 陶瓷介電調(diào)諧性能的影響 [22] 張淵 立方相焦綠石結(jié)構(gòu) （ BMN）陶瓷及納米晶的制備、介電性能與微結(jié)構(gòu)表征 南京大學 2020