[發明專利]一種BST/BMN復合薄膜壓控變容管的制備方法

有效

• 申請號: 201410241888.8
• 申請日: 2014-05-30
• 公開（公告）號: CN103993286A
• 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

本發明是關于電子信息材料與元器件的，特別涉及一種BST/BMN復合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。采用鈦酸鍶鋇(Ba_1-xSr_xTiO₃,BST)鐵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，被認為是制作微波移相器的理想材料，成為近年國際上的一個研究熱點。

但是由于BST薄膜材料具有較高的介電損耗，這限制了BST薄膜的應用。最近Bi_1.5MgNb_1.5O₇(BMN)也開始步入研究者的視野，其具有較低的介電損耗，但是其介電調諧率相對較低。為了降低BST薄膜壓控變容管的損耗系數，我們嘗試將BST薄膜材料與BMM薄膜材料進行了復合，發現在介電調諧率可以可以接受的范圍內，其復合損耗大大降低。

發明內容

本發明的目的，為了降低現有技術的介電損耗，提高介電調諧率，提供一種BST/BMN復合薄膜壓控變容管的制備方法。

本發明BST/BMN復合薄膜壓控變容管的制備方法如下：

一種BST/BMN復合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Bi_1.5Mg_1.0Nb_1.5O₇即BMN靶材和Ba_0.6Sr_0.4TiO₃即BST靶材：

按Bi_1.5Mg_1.0Nb_1.5O₇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BMN靶材；)

按Ba_0.6Sr_0.4TiO₃化學計量比。稱取原料BaTiO₃和SrTiO₃，充分混合后壓制成型，于1350℃燒制BST靶材；

(2)將清潔干燥的Pt-Si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400～700℃；

(4)在步驟(3)系統中，使用Ar和O₂作為濺射氣體，濺射功率為50～200W，進行沉積得到厚度為150-400nm的BMN薄膜層；

(5)待步驟(4)完成后，使用Ar和O₂作為濺射氣體，濺射功率為50～200W，進行沉積得到厚度為150-400nm的BST薄膜層；待襯底溫度降至100℃以下時，取出樣品，在氧氣氣氛爐中于700℃進行后退火處理；

(6)待步驟(5)完成后，在BST/BMN復合薄膜上面利用掩膜版制備金屬電極。

所述步驟(1)的原料純度均在99％以上。

所述步驟(4)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(5)的氧氣氛爐中通入的氧氣壓強≤0.1Mpa，氧氣純度≥99％；退火時間為5～60min。

所述步驟(6)的電極為圓形電極，直徑為0.2～0.3mm，電極厚度為100～600nm，電極材料為Pt或Au，電極制備方法為磁控濺射法或者蒸鍍法。

所制備的BST/BMN復合薄膜變容管的調諧率≥30％，測試頻率為100KHz；介電損耗<0.005。

本發明所制備的BST/BMN復合薄膜變容管的介電損耗低(<0.005)，調諧率適中(≥30％100KHz)，且器件穩定性好，為電子通訊設備的開發和應用提供了優良的電子元器件基礎。

附圖說明