[發明專利]一種BTS/BST/BZT多層結構介電調諧薄膜的制備方法

有效

• 申請號: 201810265064.2
• 申請日: 2018-03-28
• 公開（公告）號: CN108411256B
• 公開（公告）日: 2020-03-03
• 發明（設計）人: 于仕輝;劉榮闖;趙樂;李玲霞;孫永濤
• 申請（專利權）人: 天津大學
• 主分類號: C23C14/28
• 分類號: C23C14/28;C23C14/08
• 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

本發明公開了一種BTS/BST/BZT多層結構介電調諧薄膜的制備方法，先將BTS、BST和BZT三種靶材及Pt/Ti/SiO₂/Si襯底放入脈沖激光沉積系統；系統抽真空至1.0×10^?7?1.0×10^?3Pa，襯底溫度為600～800℃，激光能量為200?600mJ，頻率為3?8Hz，靶基距為3?10cm，沉積氧壓為5?50Pa，首先進行沉積得到BZT薄膜層，再進行BST薄膜沉積，再進行BTS薄膜沉積，薄膜層厚度為50nm?300nm，制得BTS/BST/BZT多層結構介電調諧薄膜。本發明介電損耗低，調諧率高，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。

技術領域

本發明屬于一種以成分為特征的陶瓷組合物，特別涉及一種BTS/BST/BZT多層結構介電調諧薄膜的制備方法。

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。采用介電調諧薄膜的移相器具有成本低、速度快、精度高、體積小等特點，介電調諧薄膜的開發和研究成為近年國際上的一個研究熱點。

目前研究最為廣泛的介電調諧薄膜有BaSn_0.15Ti_0.85O₃(BTS)、Ba_0.6Sr_0.4TiO₃(BST)和BaZr_0.2Ti_0.8O₃(BZT)三種材料。但是這三種薄膜材料存在一個共同的缺點：介電損耗過高(>0.01)，嚴重限制了其更廣泛的應用。因此，急需開發新型的高性能介電調諧薄膜材料。為了降低介電調諧薄膜的介電損耗，我們嘗試將BTS、BST和BZT這三種薄膜材料進行復合，發現在介電調諧率可以接受的范圍內，其復合損耗大大降低。

發明內容

本發明的目的，在于克服現有技術的介電損耗過高(>0.01)，嚴重限制了其更廣泛應用的缺點和不足，提供一種BTS/BST/BZT多層結構介電調諧薄膜及其制備方法。

本發明通過如下技術方案予以實現，

一種BTS/BST/BZT多層結構介電調諧薄膜的制備方法，具體步驟如下：

(1)采用固相燒結法制備BTS、BST和BZT三種靶材，并將三種靶材裝在脈沖激光沉積靶頭上；

(2)將清潔干燥的Pt/Ti/SiO₂/Si襯底放入脈沖激光沉積系統樣品臺上；

(3)將脈沖激光沉積系統的本底真空抽至1.0×10^-7-1.0×10^-3Pa；

(4)在步驟(3)系統中，襯底溫度為600～800℃，激光能量為200-600mJ，頻率為3-8Hz，靶基距為3-10cm，沉積氧壓為5-50Pa；首先進行沉積得到BZT薄膜層，薄膜層厚度為50nm-300nm；

(5)步驟(4)停止后，再進行BST薄膜沉積，襯底溫度為600～800℃，激光能量為200-600mJ，頻率為3-8Hz，靶基距為3-10cm，沉積氧壓為5-50Pa；進行沉積得到BST薄膜層，薄膜層厚度為50nm-300nm；

(6)步驟(5)結束后，再進行BTS薄膜沉積，襯底溫度為500～750℃，激光能量為200-600mJ，頻率為3-8Hz，靶基距為3-10cm，沉積氧壓為5-50Pa；進行沉積得到BZT薄膜層，薄膜層厚度為50nm-300nm，制得BTS/BST/BZT多層結構介電調諧薄膜；