微波铁电薄膜材料BST的电光效应的研究开题报告

1. 研究目的与意义

钛酸锶钡（bst）是一种高介电系数的陶瓷材料，其潜在的应用为高密度的动态随机存储器（dram）中的电介质材料。

bst属于铁电体，具有铁电性，不同配方的bst具有不同的居里温度 tcurie和奈耳温度tn,对其参杂比较广泛，不同的参杂配方可以对bst的铁电和介电性能有显著的改善。现有配方已可以研制出居里温度低于室温的块材 和薄膜，在研究的初期受到关注的可替代 sio2 的高介电系数的介电材料是ta2o5，bst比ta2o5具有更高的常温下介电常数值。bst是batio3和srtio3的固溶体。batio3和 srtio3是钙钛矿结构的高介电系数的铁电材料。块材料的batio3 和srtio3 已经深入的研究过了，它们的介电系数可以达到1,000 的数量级。

“传统的硅工业一直按照摩尔定律的预测在向高集成度发展。动态随机存储器 的存储密度也需要不断的提高，也就是要求信息存储在更小的面积内。然而，用来表达信息的电荷量却要保持在一定的水平，以保证信息能被探测和区别出来。简单的来说，这个要求就是：在电容器的面积减少的情况下，保持其电容的值。因为电容和电容器两个电极之间的距离成反比，如果在面积减小的时候，相应的减小电介 质的厚度，可以不使电容下降。传统的方法就是不断的减小二氧化硅非晶层的厚度来满足动态随机存储器向高集成度发展的要求的。然而，当电介质的厚度小到一定程度后，电子的隧道穿透效应将会使该器件无法工作。这个厚度就是它的极限厚度。约80 年代末期，人们开始普遍的关注到这个极限的到来，并开始寻找解决的途径[kingon,1996]。为了继续提高存储器件的存储密度，研究者们提出了两种 可能的途径，如图 1所示。第一种途径是改变原来的电极结构，由二维的平面结构变为立体的三维结构。使用立体的电极结构，可以在有限的面积内有效增加电极的表面积，也就是说增加了比表面积。这样，在器件的集成度提高后，存储器件单元可以使用的面积虽然减小了，但是由于比表面积达增加，电容的表面积可以维持一定的水平，从而可 以维持一定的电容值。第二种途径是用高介电系数的电介质替换低介电系数的二氧化硅，也就是通过提高电介质的介电系数来满足集成度提高的要求。第一种途径的优点是可以不用改变介电层而使用传统的简单的sio2，这样在工艺上是成熟的。但是其缺点也是非常突出的，这就是结构的复杂性带来的器件制造成本的上升。非常复杂的立体结构在目前的工艺水平基础上甚至是不可能的。正是在这样的背景下，人们主要开展了对第二种途径的研究，即寻找一种高介电系数的电介质材料来 试图代替传统的低介电系数的非晶sio2 介电层，为继续提高存储器件的密度做准备。”

2. 研究内容和预期目标

现代电子的通信的发达，毫米波的利用日趋重要。

在这个领域，金属与半导体材料由于在高频领域反射与损耗严重，无法作为微波的调谐器。

而钛酸锶钡系统优点最明显介电可调性好，居里温度可随钡/锶的比而改变等优点，可广泛用于动态随机存储器、集成微波器件等领域。

3. 研究的方法与步骤

（1）用高聚物改进后的溶胶凝胶法制得钛酸锶钡胶体。

4. 参考文献

[1].zhang h f, yao x, zhang l y.microstructure and dielectric properties of barium strontium titanate thickfilms and ceramics with a concrete-like structure[j]. j am ceram soc, 2007, 90(8) 2333-2340.

[2] h. kozuka and m. kajimura, single-stepdip coating of crack-free batio31um thick: effect of poly(vinylpyrrolidone)on critical thickness[j]. j. am. ceram. soc, 2000, 83(5), 1056-1062.

5. 计划与进度安排

（1）2022年2月22日-3月8日：完成毕业论文任务书；