[发明专利]锆钛酸钡薄膜压控变容管的制备方法

说明书

技术领域

本发明是关于于电子信息材料与元器件的，具体涉及锆钛酸钡薄膜压控变容管及其制备方法。

背景技术

近年来，随着电子信息技术迅速发展，雷达面临着隐身飞行器、高速反辐射导弹、综合电子干扰和超低空突防等威胁。因此，对雷达性能的要求越来越高。相控阵雷达是采用多种高科技技术的产物，具有波束捷变的特点，可以满足对高性能雷达系统日益增长的需求。在相控阵雷达中，移相器是馈电系统重要的基本原件，其基本功能是改变微波信号的相位，紧连天线的辐射源与T/R组件，通过波控器控制移相器改变各阵元间的相对馈电相位，从而改变天线阵面上电磁波的相位分布。目前，移相器普遍采用铁氧体压控材料实现，这种材料的介电损耗很高，要求电路提供很高的控制电压，不利于系统小型化、低功耗和低成本的发展要求。利用微波介质压控材料的调谐特性，可实现对相控阵雷达系统的电子控制，介质移相器更适合在现代相控阵雷达系统中使用。

锆钛酸钡(BaZr_xTi_1-xO₃，BZT)为Zr⁴⁺部分取代BaTiO₃中的Ti⁴⁺，而形成的BaTiO₃(BT)基钙钛矿氧化物，具有良好的压控调谐性能，此外Zr⁴⁺比Ti⁴⁺化学稳定性更好，Zr⁴⁺取代Ti⁴⁺之后将会抑制Ti⁴⁺与Ti³⁺之间的电子跃迁，从而减小了漏电流。我们利用脉冲激光沉积技术在Pt-Si衬底上沉积BZT薄膜，所得到的BZT调谐薄膜变容管的调谐率达到60％以上。因此，BZT薄膜在微波调谐介质器件中具有良好的应用前景。

发明内容

本发明的目的，利用脉冲激光沉积技术，提供一种制备高调谐率锆钛酸钡薄膜压控薄膜变容管的制备方法。本发明利用微波介质压控材料的调谐特性，可实现对相控阵雷达系统的电子控制，使介质移相器更适合在现代相控阵雷达系统中使用。

本发明通过如下技术方案予以实现。

一种锆钛酸钡薄膜压控变容管的制备方法，具体步骤如下：

(1)采用固相烧结法制备BZT靶材

按BaZr_0.2Ti_0.8O₃的化学计量比，称取原料BaCO₃、ZrO₂和TiO₂，充分混合后压制成型为坯体，坯体置于电炉中于1200℃烧制BaZr_0.2Ti_0.8O₃即BZT靶材；

(2)将清洁干燥的Pt-Si衬底放入脉冲激光沉积制品台上，靶基距为4～10cm；

(3)将脉冲激光沉积系统的本底真空抽至P＜4.0×10^-4Pa，然后加热衬底至350～750℃；

(4)打开进气阀，向步骤(3)系统中通入氧气，氧气压强为0.8～60Pa，在Pt-Si衬底上沉积得到厚度为150-300nm的BaZr_0.2Ti_0.8O₃薄膜；

(5)步骤(4)停止后，待衬底温度降至100℃以下时，取出制品；

(6)在BaZr_0.2Ti_0.8O₃薄膜上面利用掩膜版制备金属电极，制得锆钛酸钡薄膜压控变容管。

所述步骤(1)的原料纯度在99％以上。

所述步骤(4)的O₂的纯度在99.99％以上，脉冲激光沉积系统中氧气压强为0.8Pa～60Pa。

所述步骤(4)通过调节靶基距或者沉积时间控制薄膜厚度。

所述步骤(6)的电极为圆形电极，直径≤0.3mm，电极厚度为100～600nm，电极材料为Au或Pt；电极制备方法为热蒸镀法或者溅射法。

所锆钛酸钡薄膜压控变容管的调谐率≥60％，测试频率为100kHz。

本发明公开的锆钛酸钡薄膜压控变容管调谐率高(≥60％，测试频率为100kHz)，且器件稳定性好，制备工艺流程简单、电学性能优良，具有良好的应用前景。

具体实施方式

下面结合具体实施例进一步阐述本发明，应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的保护范围。

实施例1