發(fā)布時(shí)間：2018-07-26 16:09

【摘要】：隨著無線通信技術(shù)向多頻段方向的迅速發(fā)展,對(duì)可調(diào)體聲波諧振器(FBAR)的要求越來越高,不僅要求其具有高的調(diào)諧率,而且要求其具有較低的插入損耗。利用傳統(tǒng)壓電材料如AlN、Zn O等制作的FBAR,調(diào)諧范圍小,功率承受能力差,不能滿足實(shí)際的需要。與傳統(tǒng)的壓電材料相比,鈦酸鍶鋇(BST)薄膜具有調(diào)諧率高、介電損耗小、功率承載能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn),非常適合應(yīng)用于可調(diào)FBAR。為了降低BST薄膜的介電損耗,提高薄膜的介電性能,本文對(duì)薄膜的組分梯度和摻雜展開了研究,主要內(nèi)容如下:本文首先利用溶膠凝膠方法在Pt/Ti/SiO2/Si襯底上制備了厚度約為450nm的Ba0.3Sr0.7TiO3薄膜,并在不同的溫度下燒結(jié)。實(shí)驗(yàn)表明750℃下燒結(jié)的薄膜具有最低的介電損耗、最高的介電常數(shù)和最高的優(yōu)值因子,具有最佳的介電性能。薄膜組分梯度變化可以緩和材料中各向性能突變,有效改善BST薄膜的性能,本文在750℃下制備了單組分BaxSr1-xTiO3(x=0.3、0.5、0.7)薄膜和上組分梯度薄膜(遠(yuǎn)離基片方向,x從0.3到0.5再到0.7)以及下組分梯度薄膜(x從0.7到0.5再到0.3)。研究表明外加電場(chǎng)為110kV/cm時(shí),Ba0.5Sr0.5TiO3薄膜取得最大的調(diào)諧率17.4%,室溫下Ba0.5Sr0.5TiO3薄膜的工作溫度更接近其居里溫度點(diǎn),工作在居里溫度點(diǎn)附近的BST薄膜有較高的調(diào)諧率。下組分梯度薄膜取得最高的介電常數(shù)323,最低的介電損耗0.037和最高的優(yōu)值因子4。相比于上組分薄膜,下組分薄膜的氧八面體中鈦離子和氧離子間電偶極子極化較大,因此下組分薄膜的介電性能較好。Rb離子的半徑與Ba離子和Sr離子非常接近,而且Rb作為受主雜質(zhì)可以中和氧空位產(chǎn)生的電子,降低薄膜的介電損耗,此外國(guó)內(nèi)外尚無有關(guān)Rb摻雜的BST薄膜的報(bào)道,為此本文還利用溶膠凝膠法制備了Rb的摻雜量為0mol%-8mol%的Ba0.3Sr0.7TiO3薄膜。研究表明Rb的摻雜量為4mol%時(shí),Ba0.3Sr0.7TiO3薄膜具有最高的致密度、最高的介電常數(shù)292、最低的介電損耗0.028以及最高的優(yōu)值因子8.1。
[Abstract]:With the rapid development of wireless communication technology to multi frequency direction, the demand for adjustable body acoustic resonator (FBAR) is getting higher and higher. It not only requires high tuning rate, but also requires low insertion loss. Using the traditional piezoelectric materials such as AlN, Zn O and so on, the tuning range is small and the power bearing capacity is poor, so it can not satisfy the reality. Compared with traditional piezoelectric materials, barium strontium titanate (BST) thin films have the advantages of high tuning rate, small dielectric loss and strong power bearing capacity. It is very suitable for the application of adjustable FBAR. to reduce dielectric loss of BST thin films and improve the dielectric properties of thin films. This paper has studied the composition gradient and doping of thin films, and the main contents of this paper are discussed in this paper. The results are as follows: in this paper, the Ba0.3Sr0.7TiO3 thin film with a thickness of about 450nm on the Pt/Ti/SiO2/Si substrate is prepared by the sol-gel method and sintered at different temperatures. The results show that the film sintered at 750 C has the lowest dielectric loss, the highest dielectric constant and the highest value factor, and has the best dielectric properties. The gradient change can mitigate the anisotropy of the material and effectively improve the properties of BST films. In this paper, a single component BaxSr1-xTiO3 (x=0.3,0.5,0.7) film and the upper component gradient film (away from the substrate, x from 0.3 to 0.5 to 0.7) and the lower component gradient film (x from 0.7 to 0.5 to 0.3) were prepared at 750 C. The applied electric field was 1. At 10kV/cm, the maximum tuning rate of Ba0.5Sr0.5TiO3 film is 17.4%. The working temperature of Ba0.5Sr0.5TiO3 film is closer to its Curie temperature point at room temperature. The BST film working near the Curie temperature point has a higher tuning rate. The highest dielectric constant is 323, the lowest dielectric loss 0.037 and the highest value factor are obtained in the lower component gradient film. 4. compared to the upper component film, the dipole polarization of the titanium and oxygen ions in the oxygen eight surface of the lower component film is larger, so the dielectric properties of the lower component films are better than that of the Ba ions and the Sr ions, and the dielectric loss of the.Rb ions can be neutralized by the acceptor impurity, and the dielectric loss of the film is reduced. There are no reports about Rb doped BST films in and out of foreign countries. Therefore, the Ba0.3Sr0.7TiO3 film of Rb doped with 0mol%-8mol% is also prepared by sol-gel method. The study shows that Ba0.3Sr0.7TiO3 film has the highest density, the highest dielectric constant 292, the lowest dielectric loss 0.028 and the highest when the doping amount of Rb is 4mol%. The optimal value factor 8.1.
【學(xué)位授予單位】：華中科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TB383.2

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