Ba0.5Sr0.5 TiO3薄膜、Ba0.1Sr0.9 TiO3YBa2 Cu3O7-δ异质薄膜的制备及介电性能研究.pdf

异质薄膜的制备及介电性能研究’ 朱小红…，彭 炜1，胡文斐1，陈莺飞1，朱建国2，郑东宁1，李林1 (1中国科学院物理研究所超导国家重点实验室．北京100080；2．四川太学材料科学与工程学院．四川成都610064) 用YBc()薄膜作为BsT()铁电薄膜的底电极．具有其明显的优 摘要：铁电杖醢锶钡(BsT())薄膜具备十分优越的缺电／耷 电性能．在可调谐微波器件和动态随机存储嚣(DRAM)方面显越性。这样．制备表面光滑、平整和均匀的高质量YBc()薄膜 示出十分谤人的应用前景。而Y出：cu：f耳。(YBcr))高温超早对这种外延的铁电／超导异质结构就显得十分关键叫。 薄膜作为其电极引^．明显降低了微波棚耗，能够大太优化器件 2基片选取 的性能，本丈针对微波器件性能要求对比了各种常用基片的性 能垂数．描述了目前Hsl、()薄膜与BsT()／YBc()异质薄膜制备 中存在的问题烈盛薄膜介电性能测试裹征方法。利用脉冲激光 PI。D原位制备需要在高温环境下进行，而且要求薄膜是外延生 沉积(PLD)技术成功帝j备出结构完整和质量较高的‰ssbs 长的优质“单晶”结构。基片是生长薄膜的模板t这就要求我们 n()。薄膜。周时．在J．2。斜切LaA】(L基片上研制有B丑。】srD。 必须对基片的选取进行严格考究。一般要求基片在高温过程中 l’i()，／YBazcu3()7a异质双层膜，在lMHz频率、77K温度备件 与其上的薄膜之间没有或几乎没有扩散。基片是单晶的，而且 下．其介电常数为1200．介电损耗为0．0045．土30V直流偏压 晶格常数要与薄膜尽量匹配。为了避免由高温降到低温时薄膜 时可调性达烈∞％，在液氪温皮下表现出良好的应用前景。 产生裂纹．圜此基片的热膨胀系数应该与薄膜材料接近。对于 关键词：异质结构；微波器件；铁电；高温超导；薄膜；脉冲激光 为微波器件应用所进行的薄膜生长，则还甏求所选用的基片具 沉积 有良好的微波性能．即介电常数不宜过大．介电损耗耍小。此 中圉分类号： rN304 文献标识玛：A 外，基片还渡具有足够的机械强度与化学稳定性。表l给出了 文章编号：loOt一973l(2003)02—0179一05 几种常用基片的微波性能与结构参数。参照表2中BST()和 1 引 言 YBC()体材的晶格常数，可判别对比不同基片材料与薄膜晶格 匹配程度。从表l可以看出白宝石(7一Alz()。)的微波性能最为 近年来．钛酸锶钡铁电薄膜Ba，Sn，Tl【)。(BsT())因其独 理想．在微波器件中有重要的应用。但需引起注意的是它作为 特的铁电／介电性质引发人们的研究热潮。它们具备高的介电 常数和相对较低的介电损耗．而且能在外加电场下显示出十分 问扩散显著，需要在其表面制备一薄层阻挡层(如ccc五)·以防 优越的调谐性能口]。这使其成为高密度动态随机存储器 止铝向薄膜扩散形成所谓的过渡层，损害YB(：()薄膜的超导性 (DRAM)应用的优质候选材料之一[“…。此外．钛酸锶钡薄膜 能：川。另一种微波性能良好的基片材料Mg()，其介电常数小， 在微波调谐相移器、过滤器、振荡器和高Q值谐振器等微波器 介质损耗小，有利干微波应用。但是。Mg(】在空气中不稳定．容 件上表现出极大的应用潜力“叫]。