[發明專利]一種柔性BMN薄膜壓控變容管的制備方法

有效

• 申請號: 201410241887.3
• 申請日: 2014-05-30
• 公開（公告）號: CN103993285A
• 公開（公告）日: 2014-08-20
• 發明（設計）人: 李玲霞;于仕輝;許丹;董和磊;金雨馨
• 申請（專利權）人: 天津大學
• 主分類號: C23C14/35
• 分類號: C23C14/35;C23C14/08;C23C14/04
• 代理公司: 天津市北洋有限責任專利代理事務所 12201
• 代理人: 張宏祥

技術領域

本發明屬于電子信息材料與元器件領域，特別涉及一種柔性Bi₁.₅MgNb₁.₅O₇即BMN薄膜壓控變容管的制備方法。

背景技術

隨著雷達、衛星、通訊等技術的發展，相控陣天線的應用日益廣泛。微波移相器作為相控陣天線的核心部件，其性能直接決定著發射/接收組件的工作頻段、響應速度、插入損耗、功率、體積等重要技術指標。傳統的鐵氧體移相器和半導體PIN二極管移相器由于自身的缺陷，無法滿足日益發展的技術要求。采用介電薄膜的移相器具有成本低、速度快、精度高、體積小等特點，還具有高的介電常數和顯著的介電非線性，成為近年國際上的一個研究熱點。Bi_1.5MgNb_1.5O₇材料因具有優良的介電性能，被應用于制備和研究傳統壓控變容管。在測試頻率為1MHz，在偏置電場強度為1.6MV/cm時，制備在Pt電極上的Bi_1.5MgNb_1.5O₇薄膜的調諧率可達到39％。

目前廣泛應用的壓控變容管都是在硬質材料襯底上制備的。這些硬質材料襯底一般是玻璃、硅片等。與在硬質襯底上制備的壓控變容管相比，在柔性基片上制備的具有許多獨特的優點.例如可撓曲、重量輕、不易破碎、易于大面積生產、便于運輸等。這種薄膜可廣泛應用于制造柔性微波電路。柔性微波壓控變容管可望成為硬質襯底材料的更新換代產品，有更廣泛的應用。

由于傳統的柔性襯底不能耐高溫，因此我們選用了銅箔作為柔性襯底去制備壓控變容管。

發明內容

本發明的目的，是在現有的壓控變容管的硬質材料襯底的基礎上，提供一種可撓曲、重量輕、不易破碎、易于大面積生產、便于運輸的Bi_1.5MgNb_1.5O₇的柔性薄膜壓控變容管的制作方法。

本發明通過如下技術方案予以實現。

一種柔性BMN薄膜壓控變容管的制備方法，具有如下步驟：

(1)采用固相燒結法制備BMN靶材和ZnO靶材：

按Bi_1.5MgNb_1.5O₇的化學計量比，稱取原料Bi₂O₃、MgO和Nb₂O₅，充分混合后壓制成型，于1150℃燒制Bi_1.5MgNb_1.5O₇即BMN靶材；

將ZnO粉末壓制成型，于1100℃燒制ZnO靶材。

(2)將清潔干燥的銅箔襯底放入磁控濺射樣品臺上；

(3)將磁控濺射系統的本底真空抽至P<7.0×10^-6Torr，然后加熱襯底至500～800℃；

(4)在步驟(3)系統中，使用Ar作為濺射氣體，濺射功率為50～200W，在銅箔上進行沉積得到厚度為30～60nm的ZnO薄膜

(5)步驟(4)完成后，使用Ar和O₂作為濺射氣體，濺射功率為50～200W，在銅箔上進行沉積得到厚度為150-300nm的Bi_1.5MgNb_1.5O₇薄膜；待襯底溫度降至100℃以下時，取出樣品；

(6)步驟(5)完成后，在Bi_1.5MgNb_1.5O₇薄膜上面利用掩膜版制備金屬電極，制得柔性Bi_1.5MgNb_1.5O₇即BMN薄膜壓控變容管。

所述步驟(1)的原料純度均在99％以上。

所述步驟(2)的銅箔襯底為商用的普通銅箔。

所述步驟(5)的Ar和O₂的純度均在99.99％以上，磁控濺射系統中的氧氣和氬氣的分壓比在1/15與1/4之間。

所述步驟(4)或步驟(5)通過調節工藝參數或者沉積時間控制薄膜厚度。

所述步驟(6)的電極為圓形電極，直徑≤0.3mm，電極厚度為100～600nm，電極材料為Pt或者Au；電極制備方法為磁控濺射法或熱蒸鍍法。

所制備的柔性壓控變容管的調諧率≥25％，測試頻率為1MHz。