[发明专利]一种BZN/BTS异质结构介电调谐薄膜的制备方法

说明书

本发明公开了一种BZN/BTS异质结构介电调谐薄膜的制备方法，先将BZN即Bi_1.5Zn_1.0Nb_1.5O₇靶材和BTS即BaSn_0.15Ti_0.85O₃靶材与Pt/Ti/SiO₂/Si衬底放入磁控溅射样品台上；系统的本底真空抽至1.0×10^‑7‑1.0×10^‑3Pa，加热衬底至400～700℃，使用Ar和O₂作为溅射气体，溅射功率为50～200W，沉积得到BTS薄膜层，薄膜厚度为150nm‑800nm，然后在100‑2000Pa的氧气中原位退火5‑60min；再将制品于系统中进行BZN薄膜层沉积，薄膜厚度为20nm‑200nm，制得BZN/BTS异质结构介电调谐薄膜。本发明介电损耗低，调谐率高，且器件稳定性好，为电子通讯设备的开发和应用提供了优良的电子元器件基础。

技术领域

本发明属于一种以成分为特征的陶瓷组合物，特别涉及一种BZN/BTS异质结构薄膜 压控变容管及其制备方法。

背景技术

介电调谐薄膜在微波电压可调元器件领域有着广阔的应用前景，如电压可调滤波器、 变容管、谐振器和移相器等。由于其制备技术可与半导体集成电路技术相兼容，使得开发 研究集半导体大规模集成电路与铁电薄膜的铁电、压电、热释电、电光、非线形光学等诸多功能于一体的多功能电路、器件和系统成为可能，应用前景非常可观。钛酸锶钡(BST) 是目前最常被研究和应用的介电调谐薄膜材料，但是其介电损耗过高(>0.02)，严重限制 了其更广泛的应用。因此，急需开发一种新型的高性能介电调谐薄膜材料。

钛锡酸钡(BaSn_0.15Ti_0.85O₃，BTS)薄膜不但具备高的介电调谐率(>50％)，而且其介电损耗相对于钛酸锶钡较低(～0.01)。但是该介电损耗仍然不能满足应用要求。最近Bi_1.5Zn_1.0Nb_1.5O₇(BZN)也开始步入研究者的视野，其具有较低的介电损耗(0.0006)，且 具有一定的介电调谐特性。为了降低BTS介电调谐薄膜的介电损耗，我们尝试将BTS薄 膜表面上制备一层薄的BZN薄膜，从而获得BZN/BTS异质结构的介电调谐薄膜，并发现 在介电调谐率仍然保持较高水平，其损耗却大大降低。

发明内容

本发明的目的，是在现有技术的基础上，开发一种新型的高性能介电调谐薄膜材料， 提供一种BZN/BTS异质结构介电调谐薄膜的制备方法

本发明通过如下技术方案予以实现。

一种BZN/BTS异质结构介电调谐薄膜的制备方法，具体步骤如下：

(1)采用固相烧结法制备BZN即Bi_1.5Zn_1.0Nb_1.5O₇靶材和BTS即BaSn_0.15Ti_0.85O₃靶材。

(2)将清洁干燥的Pt/Ti/SiO₂/Si衬底放入磁控溅射样品台上；

(3)将磁控溅射系统的本底真空抽至1.0×10^-7-1.0×10^-3Pa，然后加热衬底至400～700℃；

(4)在步骤(3)系统中，使用Ar和O₂作为溅射气体，溅射功率为50～200W，进 行沉积得到BTS薄膜层，衬底和靶材距离为40-120cm，薄膜厚度为150nm-800nm；然后 在100-2000Pa的氧气中原位退火5-60min。