（材料学专业论文）钛酸锶铅薄膜的制备及介电调谐性能研究.pdf

+ _ j 、r ! _ ji 沧吐 摘璺 摘要 介咔r 涮微波器件中应用的微波介电材料应具有较高的优值，即可调性能和 介顷崩牦的比值，冈此，材料要 有尽可能高的调喈率，同时损耗要低。调谐量 指的怨住。定温度卜 介电常数在某直流场强作用下的变化率，即调谐量一 ( 0 ，t ) 一( e t ) ( 0 ，t ) 。其中，顺电相钛酸锶钡( b s t ) 材料以其具有高的介电 常数、低的介电损耗、大的调喈率、快的反应速度和好的抗击穿能力而备受青睐， ；! j 训二“九蚍皆微波集成器件领域，如：可调性滤波器、移相器、微波谐振器、 7 竖。辞 极话、实时延迟器件以及相阵列天线等。然而，较大的介电损耗，特别是 在微波频率范围，限制了b s t 材料的进一步发展；同时，b s t 材料较高的生成温 度和大的漏电导也成为它在实际应用中的主要障碍，生成温度高对半导体器件的 集成化非常有害，而夫的漏电导则会限制它在更薄的薄膜中应用。 域近，环， 5 ；：名的铁电材料学家、美围宾州大学的i e r i cc r o s s 等人对钛 酸锶锚( 附j ) 块体材料进行了研究，发现p s t 捌料在具有较高可调性的同时， 有相当低的介电损耗。同时，它还是一种互溶性良好的钙钛矿铁电材料，其居里 湍皮t ( 、可较容易地调至室温附近。因此，c r o s s 等指出p s t 是一种适用于电场 州j ，l 什的4 ；j 利。j j i 钛酸锶铅r p s l l ) 陶瓷在介电性能方丽与钛酸钳钡f8 s t ) 陶瓷常其有 比性，从而电已经展丌对p s t 薄膜的研究工作，但报导甚少，还 处在起步阶段。已有报道用溶胶一凝胶方法获得p s t 薄膜的介电常数电调谐率约 2 0 5 0 、介电损耗为2 5 ，但与c r o s s 等人报道的数据相比，薄膜的性能 还远未达到期望值，许多问题急待深入地研究和解决。本论文采用溶胶一凝胶方 i 剧，【j 备m ，、r io 湾膜，研究了热处理制度、组分以及溶胶浓度对薄膜微观结 构删介电调谐性能的影响。 在采用快速热处理方式制备薄膜的过程中，发现预晶化温度对p s t 薄膜结晶 和生长有着显著的影响，预晶化温度的提高有利于薄膜晶粒的长大和结晶的完 薄，从而提高薄膜的介电调谐性能，但预晶化温度过高，则反而会 _ = | 于底电极与 簿j | i l 之| _ t l j i 生f 二强烈的空川电荷极化作用导致薄膜损耗的增大。在合遁的热处理制 艘卜- 捌各的隋r ( 3 0 7 0 ) 薄膜和p s t ( 4 0 6 0 ) 薄膜的调谐率均在6 0 左右，最 高达到7 【9 ( 测试频率为1 m h z ，e = 3 0 0 k v c m ) ，此数值较国际上相关报道的 要高，但是薄膜的介电损耗与报道值相比没有明显的下降。 姆人学坝1 + 论文 摘要 n 热处理制度致的情况f ，研究了p b s r 比对p b 、s r ，、t i 0 ：( x 01 ，0 2 ， 0 ：j ，0 ，1 ) 系列薄膜微观结构及其介电性能的影响，由于铅含量的增加会使薄膜 的整体性能偏向钛酸铅薄膜的铁电特性，因此随着x 从0 1 增加到0 ，4 ，p s t 薄 膜在调谐率增大的同时损耗也随之增大。当p b s r 值为3 0 7 0 时，薄膜的晶粒大 而均匀，结构致密，其优值最高，在1 m h z 的测试频率下，调谐率、损耗因子和 优值分别为6 0 、0 0 2 2 和2 8 ( = 3 0 0 k v c m ) 。 值得。提的是，溶胶浓度的降低对p s t 薄膜的结构有着重大影响，进而也影 响着其介电性能。当p s t 溶胶浓度由0 4 m 降为o 2 m 后，薄膜由层状生长变为明 显的柱状生长。与层状生长的p s t 薄膜的性能相比，柱状生长的薄膜最大的弱点 就是大夫增自口了介电损耗，这可能与p s t ( 0 2 m ) 薄膜中p b o 易向基片扩散导致 的铺损失以及品粒小从而品界所占的体积大等因素有关，对薄膜的综合介电性能 小利。 关键词：溶胶凝胶法，p b ，s r 。t i o ，薄膜，微结构，介电性能，调谐率 l l n 人学坝i 论文 a b s t r a c t a b s t r a c t d i e l e c t r i ct h i nf i h n sa r ea t t r a c t i v em a t e r i a l sf o r t h e a p p l i c a t i o n si n t u n a b l e m i c r o w a v ed e v i c e ss u c ha se l e c t r i c a l l yt u n a b l er e s o n a t o r s ，t u n a b l ef i l t e r sa n dp h a s e s h i f i e r sf o rt h e s ea p p l i c a t i o n s ，t h er e q u i r e dp r o p e r t i e so ft h ed i e l e c t r i cm a t e r i a l sa r e ： l o wd i e l e c t r i cc o n s t a n t ，l o w e rd i e l e c t r i cl o s s f a c t o r ，l a r g e s c a l ev a r i a t i o n so ft h e d i e l e c t r i cc o n s t a n ti n d u c e db yd cb i a s i n gf i e l d sa n dl o wl e a k a g ec u r r e n td e n s i t y t h e r ea r ec o n s i d e r a b l es t u d i e so nt h ed e v e l o p m e n to ft h ed i e l e c t r i ca n dt u n a b l e p r o p e r t i e so fb a r i u ms t r o n t i u mt i t a n a t e ( b s t ) m a t e r i a l sb e c a u s eo ft h e i rl a r g ef i e l d d e p e n d e n c ep e r m i t t i v i t ya n di n t r i n s i c a l l yf a s tf e l dr e s p o n s e h o w e v e r ，t h eh i g h e r d i e l e c t r i c l o s s ，e s p e c i a l l y a tm i c r o w a v e f r e q u e n c yr a n g e l i m i t st h e i rf u r t h e r d e v e l o p m e n t c r o s se t a lh a v er e p o r t e dp b 、s r t x t i 0 3 ( p s t ) c e r a m i c sa n df o u n dt h a tp s t m a t e r i a lh a db o t hh i g ht u n a b i l i t ya n dq u i t el o wd i e l e c t r i cl o s s ，t h e nt h ef i g u r eo fm e r i t ( f o m ) o fp s tc o u l dr e a c haq u i t eh i 曲v a l u e t h i sf a c tm a k e sp s tm a t e r i a la sav e r y p e r s p e c t i v em a t e r i a lf o rt u n a b l ed e v i c e sa p p l i c a t i o n s p s ti sac o m p l e t es o l i ds o l u t i o n ( ) l 吣h ( ) 3 ( t c = - 4 8 5 。c ) a n ds r t i 0 3 ( t c = - - 2 3 7 。c ) p s tc a nb ep r e p a r e dw i t ht h e c u r i et e m p e r a t u r ej u s tb e l o wr o o mt e m p e r a t u r ef o rc e r t a i nc o m p o s i t i o n s t h u si ti s p a r a e l e c t r i ca r o u n dr o o mt e m p e r a t u r e ，a c c o r d i n g l y , t h ed i e l e c t r i cl o s so fp s tf o r s o m ec o m p o s i t i o n sc a nb er e l a t i v e l ys m a l l e rc o m p a r e dw i t hb s t s i n c et h ed i e l e c t r i cp r o p e r t i e so fp s tc e r a m i c sa r eq u i t ec o m p a r a b l et ot h a to f b s7 l 、p s r it h i nf i l m sf o rt u n a b l em i c r o w a v ed e v i c e sh a v eb e e ni n v e s t i g a t e dr e c e n t l y h o w e v e r ，t h et u n a b i l i t ya n dd i e l e c t r i cp r o p e r t i e so fp s tt h i nf i l m sh a v en o tb e e n e x t e n s i v e l ys t u d i e d i th a sb e e nr e p o r t e dt h a tp s tt h i nf i l mp r e p a r e db ys o l g e l m e t h o dh a dt u n a b i l i t yo f2 0 - 5 0 a n dl o s st a n g e n to f2 - 5 ，r e s p e c t i v e l y t h e s e p r o p e r t i e sw e r ef a rf r o mt h ee x p e c t e dv a l u e s i nt h i s d i s s e r t a t i o n ，t h ep b x s 。1 x t i 0 3 ( p s t ) t h i nf i l m sw e r ed e p o s i t e d o n p t f i s i 0 2 s is u b s t r a t e sb yu s i n gs o l g e lt e c h n i q u e s ，a n dt h e nm m e a l e di na i rb yr a p i d t h e r m a lp r o c e s s i n g ( r t p ) t h ee f f e c to fh e a tt r e a t m e n t ，s p e c i m e nc o m p o s i t i o na n d s o l u t i o nc o n c e n t r a t i o no nt h em i c r o s t r u c t u r ea n dd i e l e c t r i c p r o p e r t i e so fp s tt h i n a b s t r a c t f i h n sw c l - ei n v e s t i g a t e d i ti sf o u n dt h a tt h ec r y s t a l l i z a t i o nm i dg r o w t ho f t h ep s i t h i n f i l m sa r ed r a m a t i c a l l ya f f e c t e db yt h ep r e - c r y s t a l l i z e dt e m p e r a t u r e t h ei n c r e a s i n go f p r e c r y s t a l l i z e dt e m p e r a t u r ei sp r o p i t i o u st ot h ee n h a n c e m e n to ft h ec r y s t a l l i n i t y u s i n gt h ep r o p e rt h e r m a lt r e a t m e n t ，t h et u n a b i l i t i e so fp s t ( 3 0 7 0 ) a n dp s t ( 4 0 6 0 ) t h i nf i l m sa r eo f 6 0 a n dt h e h i g h e s tr e a c h e d7 1 9 w h i c hw e r em e a s u r e da t f r e q u e n c yo t 1m h z a n de l e c t r i c a l f i e l do f3 0 0 k v c mt h e s ev a l u e sa r eh i g h e rt h a n t h o s er e p o r t e di no t h e ri n t e r r e l a t e dp a p e r s u n d e rt h es a m ec o n d i t i o no f h e a tt r e a t m e n t ，t h em i c r o s t r u c t u r e sa n dp r o p e r t i e so f p b x s r l t i 0 3 x = 0 1 ，0 2 ，0 3 ，o 4 ) t h i n ff i l m s a saf u n c t i o no fp b s rr a t i ow e r e i n v e s t i g a t e d b o t ht u n a b i l i t ya n dd i e l e c t r i cl o s so fp s tt h i nf i l m si n c r e a s e dw i t ht h e i n c r e a s eo fp bc o n t e n t a m o n ga l ls p e c i m e n s ，t h eg r a i n so fp s t ( 3 0 7 0 ) t h i nf i l ma r e b i g g e ra n ds y m m e t r i c a l , t h es t r u c t u r ei sd e n s ea n dt h ef i g u r eo fm e r i ta c h i e v e dt h e h i g h e s tv a l u e a tf r e q u e n c yo f1 m h z t h et e n a b i l i t y , l o s st a n g e n ta n df o m a r e6 t ，o o0 2 2a n d2 8 、r e s p e c t i v e l y i na d d i t i o n t h ed e c r e a s eo fs o l u t i o nc o n c e n t r a t i o nh a sar e m a r k a b l ee f f e c to nt h e g r o w t ha n ds t r u c t u r eo fp s tt h i nf i l m s ，w h i c hc o n s e q u e n t l yw o r k so nt h e i rp r o p e r t i e s t h eg r o w t ho ft h ef i l mi sc h a r a c t e r i z e db yc o l u m n a rs t r u c t u r ec o m p a r e dt 0t h e p r e v i o u sl a y e r e ds t r u c t u r ew h e nt h es o l u t i o nc o n c e n t r a t i o nd e c r e a s e df r o mo 4 mt o o2 mc o m p a r e dw i t ht h ed i e l e c t r i cp r o p e r t i e so ft h ef i l m sc h a r a c t e r i z e db yl a y e r e d s t r u c t u r e t h ed i e l e c t r i cl o s so fp s t ( o ，2 m ) t h i nf i l mg r e a t l yi n c r e a s e d ，w h i c hi s p r o b a b l yd u et ot h el o s i n go fp ba sw e l la st h eb i g g e rv o l u m eo fg r a i nb o u n d a r yi nt h e f i l m s ，t h e r e f o r e ，t h eg e n e r a ld i e l e c t r i cp r o p e r t i e so f p s tt h i nf i l r f i sd e c r e a s e d k e y w ( ) 1 d s ：s o l g c lt e c h n i q u e p b 、s r l x t i 0 3 t h i nf i l m s ，m i c r o s t r u c t u r e ，d i e l e c t r i c p r o p e r t i e s ，t u n a b i l i t y v 原创性声明 本人声明：所呈交的论文是本人在导师指导下进行的研究工作。 除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人己发表 或撰写过的研究成果。参与同一工作的其他同志对本研究所做的任何 贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。 签名：j 如壤硷日期塑：! ：! 本论文使用授权说明 本人完全了解上海大学有关保留、使用学位论文的规定，即：学 校有j 汉保留论文及送交论文复印件，允许论文被查阅和借阅；学校可 以公布论文的全部或部分内容。 ( 保密的论文在解密后应遵守此规定) 签名：型凼虹导师签名：日期：姒 甜人学1 学位论卫 第一章绪论 1 1 引言 第一章绪论 众所周知，当代信息高科技的发展，得益于两大类功能材料的应用：一类是 以s i 、g e 、g a a s 为代表的半导体材料，它是微电子和光电子技术的基础；另一 炎则足系列在电、磁、声、光、热、机等多方面具有传感、耦合、存储、伺服 等功能的材料，其中一个大的分支就是铁电体。然而，长期以来，半导体技术与 铁电材料科学技术基本上直各自在独立的领域内发展。直到8 0 年代后期，随 着铁电溥膜技术的重大突破，使铁电薄膜与半导体器件的集成成为可能，进而导 致了以铁电存储器为代表的一大批新型信息功能器件和系统的产生，开辟了功能 陶瓷材料与微电子之间的一个新的交叉领域，并产生了一门新的学科一一集成铁 电学【1 2 j 。 铁电湾膜是指具有铁电性且厚度为数十纳米到数微米的薄膜材料，它具有良 好的铁i 乜性、i 电性、热释电性、电光及非线性光学等特性，可广泛应用于微电 子学、光电子学、集成光学和微电子机械系统等领域，是目前高新技术研究的前 沿和热点之。 t _ 以融几乎所有的铁电体材料均可通过不同的制备技术制成相应的薄膜材 料。但是，迄今为止研究比较集中并取得实际应用或较大突破的铁电薄膜材料主 要有两大类：其一是钛酸盐系铁电薄膜，其二是铌酸盐系铁电薄膜。其中，钛酸 盐系铁电薄膜在微电子和光电子中均有重要应用。钛酸盐系包括：钛酸铅、锆钛 酸铅、掺镧钛酸锚、掺镧锆钛酸铅、钛酸钡、钛酸锶锻和钛酸铋等。 铁电薄膜材料发展迅速并成为研究热点的主要原因是： 1 电子器件发展小型化，推动了薄膜的研究； 2 成本上远低于昂贵的单晶铁电材料且几何尺寸上易于满足大面积或较复 杂的形状； 3 新心丌j 领域的丌发，例如研制微电子机械，实现新的器件概念。 f j 、瑚1 ，。n 【z第一章绪论 进入2 l 世纪，以数字式语音通信为代表的现代移动通信技术和以计算机与 网络为核心的现代信息技术分别达到前所未有的新高度，进而呈现进一步融为一 体n 勺新趋势。顺应通信与信息终端的便携化、小型化与多功能化发展潮流，新型 儿器r | t 现微) i l j 化、复合化、高频化、商性能化等趋势，在其中铁电体就是类 在电、机、声、光、热等多方面具有传感、耦合、储存功能的材料 3 。 1 2 铁电材料基本特性及应用 铁电材料是集压电、热释电、铁电、电光和非线性光学等性能于一体的多功 能材料。它不仅具有很高的介电常数并遵守c u r i e - - w e i s s 定律，在低于顺电相 剑铁, m q 的转变温度t c 时，材料具有与温度相关的自发极化强度p s ，因而具有 n = | l 场或在机械作用下发生极化，激起晶体表面束缚电荷效应的压电效应；以及 出于温度的变化而产生电极化的热释电效应：在一定温度范围内，因为存在固有 电偶极矩，偶极子会产生平行排列而发生自发极化，并且自发极化方向可随外加 电场作l 叮逆的铁电效应；在外加电场作用下，使材料的折射率发生变化的电光效 j 照：入射光使r c l 偶极子作受迫振动，振动的电偶极子辐射出电磁波，从而使晶体 产乍j l 卜。定频率的非线性光学效应。 由f 其性能的优越性，铁电材料在微电子学和光电子学两大领域均有重要的 或潜在的应用。铁电薄膜在微电子学中的应用包括：利用铁电性、高介电性制各 非挥发性存储器( f r a m ) 及动念随机存储器( d r a m ) 【4 ，5 1 ；利用铁电薄膜的 介电电场相关特性，研制新颖微波器件 6 ：利用压电效应制备表面波滤波器 7 】、 微型爪电1 与达 8 】、微型压电驱动器【9 等等。铁电薄膜在光电子学中的应用包括： 利用热释电效应制作红外热释电单元探测器 1 0 1 ：利用电光效应制作光开关 1 1 】、 光波导 1 2 、光偏振器和光调制器 1 3 】；利用非线性光学效应，特别是二次谐波 发t 匕效应制备薄膜型倍频器【1 4 1 等等。除了以上器件外，许多其它新型器件，如 铁i 罔像比较仪、铁电可擦重写光盘等，币在不断地设计出来。随着薄膜制 备技术的进步和应用领域的开拓，特别使铁电薄膜的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、 海人学顺i 学位论文第一章绪论 热释电、电光、非线性光学等诸多功能于一体的多功能电路、器件和系统，更具 f j 历几n 0 莉景，铁电材料已被誉为新一代微电子材料。 1 3 微波介质材料 1 3 1 微波可调原理及应用要求 铁电材料的微波介电特征模型，特别是温度、电场和频率与介电常数和介质 损耗的函数关系的物理机制从2 0 世纪5 0 年代后期就已经进行了深入的探讨。对 于介电常数与介电损耗随着外加偏置电场的增加而减小的关系，最早是由 d c v o n s h i r e l l5 1 采用能舒的观点对其进行研究与解释的，这就是我们常说的唯象 理论。对3 二处于顺电相的介电材料，将其假设成为无应力的晶体，其系统的自出 能可以表示为： g ( 7 1 尸) = g ( 7 1 ，。) + 料尸2 + 上1 2 曰( t ) 尸。+ ( 1 1 ) 九此川j ，( 训0 ) 为零场t 1 能密度，t 为绝对温度，c 和t 【) 分别是居罩外斯常 数和温度。b ( t ) 是一一个唯象系数或者称其为非谐性系数，表示了系统内部非谐性 相互作用的激烈程度 1 6 。o 为真空电容率( 介电常数) 。电场的表示为： ：( 科= 譬难3 即儿 ( 1 2 ) 8 ? 、。、一 介乜常数1 1 l j 以近似地作如卜处理，于是： 志s o = 志吩聊2 h ， m 3 ， 瓦丽l 面圹丽丽。烈2 ) + ” ( 1 3 ) 其中，c r ( t o ) = c ( t - t o ) 为零电场作用时的介电常数。因为在电场的作用下，介电 常数总是。卜降的趋势，所以其唯象系数b ( t ) 总是一个正值。综合公式( 1 2 ) 和 ( 13 ) ，j o h n s o n 得出个介电常数随外加偏置电场之问的近似表达式 1 7 1 ： 砟耻陬衢 m 。， 吊钛，廿公式的柞导讨稗用t 日- g 的沂似不讨i 不县能从苴申得到介巾常斯贿外 第一章绪论 热释电、电光、非线性光学等诸多功能于一体的多功能电路、器件和系统，更具 仃历人的 j i j 疑，铁电利割已被誉为新一代微电子材料。 1 3 微波介质材料 1 3 1 微波可调原理及应用要求 铁电材料的微波介电特征模型，特别是温度、电场和频率与介电常数和介质 损耗的函数关系的物理机制从2 0 世纪5 0 年代后期就己经进行了深入的探讨。对 于介电常数与介电损耗随着外加偏置电场的增加而减小的关系，最早是由 d e v o n s h i r e l l5 1 _ 乏吲能昂的删点对其进行研究弓解释的，这就是我们常悦的唯象 理论。对3 二处卡顺电相的介电材料，将其假设成为无应力的晶体，其系统的自由 能口j _ 以表示为： g ( 7 1 尸) = g ( r ，o ) + 并p2 + 上1 2 口( t ) p4 + ( 1 1 ) 一此川，( 刖0 ) 为零场 1 能密度t 为绝对湍度，c 和t 。分别是脶单外斯常 数和温度。b ( r i ) 是一一个唯象系数或者称其为非谐性系数，表示，系统内部非谐性 相互作用的激烈程度【1 6 】。o 为真空电容率( 介电常数) 。电场的表示为： e = = 嚣h 三3 即肚 ( 1 2 ) a p te 占 、。、1 介 u 常数“j 以近似地作如 处理，于是； i 南确= 杀栌阳儿 ( 1 s ) 石两“。l 面圹丽丽。烈 严+ ” ( 1 3 ) 其中，c ，( o ) ：c “t _ t o ) 为零电场作用时的介电常数。因为在电场的作用下，介电 常数总是。r 降的趋势，所以其唯象系数b ( t ) 总是个正值。综合公式( 1 2 ) 和 ( 13 ) ，j o h n s o n 得出 个介电常数随外加偏置电场之间的近似表达式【1 7 】： 。耻陬翥器开m 。， 虽然，此公式的推导过程用了很多的近似，不过还是能从其中得到介电常数随外 虽然，此公式的推导过程用了 多的近似，不过还是能从其中得到介电常数随外 日j 、4 帧卜剐一诊卫 第一章绪睑 j l | | l i 场的变化火系，可以解释介电常数为何随着温度的变化而发生变化，为何随 着温度的升高介电调谐率急剧的下降。 处于铁电相的b s t 组分，表现为存在自发极化( r ) ，它是一种特殊的电位移 极化，也是铁电体的本质特征。介质的介电常数，与自发极化强度的巳的关系可 表小为f 1 8 ： s ，= a 只a e ( 1 5 ) b 盯在居罩温度以上的顺电区，这种自发极化消失，在电场的作用下，仅产 牛电位移极化，介电常数与电位移d 和e 关系可表示为： s = a d a e 芝价仁一c o c 3 dl毋一=c一c 第：尊热处删制度对p b 、s r 、t 1 0 3 1 谁膜结构和介i u 悱能的影响 i 蚓2 4 不同预品化温度fp s t ( 3 0 7 0 ) 薄膜的f e s e m 表面形貌幽 f i g u r e 24 f e s e ms u r f a c ei m a g e so fp s t ( 3 0 7 0 ) t h i nf i l m sp r e p a r e da td i f f e r e n tp r e c r y s t a l l i z e d t e m p e r a t u r e s ：( a ) 5 5 0 ：( b ) 6 0 0 。c ：( c ) 6 5 0 c ：( d ) 7 0 0 0 | c 劁254 i 同t m 品化温度fp s t ( 4 0 6 0 ) 薄膜的f e s e m 表面形貌幽 f i g u r e 25 f i - 2 一s e ms u r f a c ei m a g e so fp s t ( 4 0 6 0 ) t h i nf i l m sp r e p a r e da td i f f e r e n tp r e c r y s t a l l i z e d t e m p e r a t u r e s ：( a 15 5 0 ：( b ) 6 0 0 。c ：( c ) 6 5 0 。c ：( d ) 7 0 0 。c 2 “人掌坝i ，譬位论义 第一章热处理制度对p b 。s r 。t i 0 3 薄膜结构和介i u 性能的影响 薄膜的f es e m 表面形貌图。从图中可明显看出：制备的p s t 薄膜表面无裂纹、 孔删，j l 订均匀分砷】白q 颗粒状表面结构形貌，平均品粒尺寸为5 0 1 2 5 n m ，这主 一拦足为线性聚合的p s t 溶胶在快速热处理过程中迅速达到品化温度，完成致 密化过程3 0 。随着预品化温度的升高，薄膜的晶粒尺寸也随之增大。这是因为： 本研究采用的快速热处理过程，除正常达到去除有机物和溶剂烧结形成薄膜的要 求外，实际l 二保证了凝胶薄膜的分解及氧化物离子的迁移形成新相是在所处理温 复f * i j h , j 问内快速完成。显然，快速热处理温度越高，其分解和离子迁移所具有 的隧世越i 西，离 二的活性相应也较大。若热处理温度过低，则虽然有机物的分解 已经完成，但达不到离子迁移形成新相的条件，因而形成的薄膜仅为有机物分解 厉氧化物离子就近构成网络形成的无定型态。当温度升高时，离子的活性提高， 迁移能力也相j 、v 提高。在分解的过程中，则氧化物离子更易形成晶体，以较低的 能锅状念仃仃，使得薄膜降低了它品粒氏大所需的总能量，减少r 品界1 3 1 i 。但 幽2 6 不同预品化温度rp s t ( 3 0 7 0 ) 薄膜的f e s e m 剖面形貌幽 f i g u r e 26f e s e mc r o s s s e c t i o ni m a g e so fp s t ( 3 0 7 0 ) t h i nf i l m sp r e p a r e da td i f f e r e n t pr e cr y s t a l l i z e dt e m p e r a t u r e s ：( a 15 5 0 ( b ) 6 0 06 c ：( c ) 6 5 0 。c ，( d ) 7 0 0 。c 第一章热处理制度对p b 、s r l 。t i 0 3 薄膜结构和介i u 性能的蟛响 越，“”m l i 化温度升高到7 0 0 。c 时，薄膜