【正文】 損耗和電導(dǎo)損耗，論文中將統(tǒng)稱為介電損耗。 第三章 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與討論 12 第三章 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與討論 本組實(shí)驗(yàn)通過調(diào)整氬氣和氧氣 總氣壓 ，在不同濺射氣壓下制備 BMN 薄膜，并且研究在 Pa 到 Pa 濺射氣壓對(duì)薄膜相組成、微觀形貌和電性能的影響。 表 31 不 同濺射氣壓下 BMN 薄膜的 制備 參數(shù) Tab. 31 Preparetion parameters of BMN thin films at different pressures 制備 參數(shù) 實(shí)驗(yàn)條件 本底真空度 104 Pa 工作氣壓 Pa， Pa， Pa， Pa， Pa Ar/O2 流速比 85:15 射頻功率 150 W 基片負(fù)偏壓 120 V 基片溫度 450℃ 靶基距 35 cm 退火工藝 750℃快速退火 30 min 10 20 30 40 50 60▼▼▼ （ d ）（ c ）（ b ）▼▼ ▼（ a ）（ e ）▼▼▼ ▼ M g N b2O6 圖 31 不同濺射氣壓下沉積 BMN 薄膜 退火后 的 XRD圖譜， (a) Pa， (b) Pa， (c) Pa，(d) Pa， (e) Pa Fig 33 XRD patterns of the annealed BMN films as a function of sputtering pressure, (a) Pa， (b) Pa， (c) Pa， (d) Pa， (e) Pa 南京工業(yè)大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 13 濺射氣壓對(duì) BMN 薄膜相結(jié)構(gòu)的影響 圖 31 為不同濺射氣壓下制備 BMN薄膜退火后的 XRD圖譜。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(dāng)氣壓升高到 Pa時(shí)，雜相消失， 表明較高的濺射氣壓能有效的抑制 Bi2O3的揮發(fā)。實(shí)驗(yàn)通過 場(chǎng)發(fā)射掃描電子顯微鏡（ FESEM）對(duì) BMN 薄膜表面形貌 進(jìn)行觀測(cè)， 如圖 32 所示，圖 32(a)(e)為濺射 氣壓分別為 Pa、 Pa、 Pa、 Pa、 Pa 時(shí)制備的 BMN 經(jīng) 750℃快速 薄膜退火后的 FESEM 圖 像。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。表面形貌的改善是因?yàn)?在較低的氣壓范圍內(nèi) ， 濺射粒子在輝光中受到碰撞的幾率較小， 小晶粒無(wú)法在碰撞中團(tuán)聚成較大的 晶粒； 隨著濺射氣壓升高 ， 碰撞使得濺射粒子 相互作用，小晶粒團(tuán)聚為較大晶粒，且晶粒在不斷碰撞過程中變得大小均一，所得到的薄膜變得平整； 當(dāng)濺射氣壓進(jìn)一步升高， 晶粒間過多的碰撞使晶粒得 達(dá)襯底表面時(shí)的能量過低 ，晶粒尺寸減小，這對(duì)薄膜的成膜速率也產(chǎn)生一定的影響。本組實(shí)驗(yàn)中，我們選取 Pa 和 Pa 濺射條件下的薄膜進(jìn)行電學(xué)性能測(cè)試。 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。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(duì)介電常數(shù)的增大。 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。 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(cè)試頻率下，不同 濺射氣壓下生長(zhǎng)薄膜的 CV特性曲線。 圖中曲線相對(duì)于零偏壓是對(duì)稱的，并且沒有滯后性。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(dǎo)致薄膜調(diào)諧率降低，引起電性能惡化。南京工業(yè)大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 17 第四章 結(jié)論 本實(shí)驗(yàn)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(duì) BMN薄膜的相結(jié)構(gòu)、表面形貌以及介電性能的影響。當(dāng)濺射氣壓在 Pa 以下時(shí)， 觀察到部分 MgNb2O6（ JCPDS 卡號(hào) 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(duì)薄膜的電性能產(chǎn)生一定影響。 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。就以 Pa 和 的兩個(gè)樣品而言，隨著濺射氣壓的升高，相對(duì)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。 參考文獻(xiàn) 18 參考文獻(xiàn) [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(jī)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(duì)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(xué)學(xué)報(bào)：自然科學(xué)版》 2020 [5] 肖勇 許程源 張光強(qiáng) 蔣書文 薄膜的介電損耗機(jī)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(xué)學(xué)報(bào)》 2020 年 [7] 華強(qiáng) 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(xué) [8] 陳萬(wàn)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(xué) 2020 [11] 霍慶 松 襯底及壓強(qiáng)對(duì)磁控濺射 ZnO 薄膜表面形貌的影響 《山東建筑大學(xué)學(xué)報(bào)》 2020 [12] 鐘家剛 多鐵性無(wú)鉛復(fù)合薄膜的制備和鐵電、鐵磁性能研究 合肥工業(yè)大學(xué) 2020 年 [13] 宋陽(yáng) 周勇 蔣書文 濺射氣壓對(duì) 電子科技大學(xué)電子薄膜與集成器件國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 [14] 曹洋 朱孔軍 裘進(jìn)浩 龐旭明 顧洪匯 鄭紅娟 季宏麗 鈮酸鉀鈉無(wú)鉛壓電陶瓷薄膜的制備方法 研究 南京航空航天大學(xué)智能材料與結(jié)構(gòu)航空科技重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 [15] 馮萍 楊麗 曹萬(wàn)強(qiáng) 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(xué)》 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(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 19 大學(xué) [18] 磁控濺 射參數(shù)對(duì) BaSrTiO3薄膜擇優(yōu)取向生長(zhǎng)的影響 期刊論文 [19] 李在映 BZN 陶瓷介電性能研究 西華大學(xué) 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(fēng) 周和平 MnO2 摻雜對(duì) 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(xué) 2020