鈦酸鍶鋇（(Ba,Sr)TiO3，簡(jiǎn)稱(chēng)BST）是一種非常重要的功能材料，它具有高介電常數(shù)、低介電損耗、高可調(diào)性和居里溫度隨組分連續(xù)可調(diào)的特性，是動(dòng)態(tài)隨機(jī)存儲(chǔ)器、非制冷紅外探測(cè)器以及可調(diào)微波器件等多種應(yīng)用研究的優(yōu)選材料之一。
最近，中國(guó)科學(xué)院上海硅酸鹽研究所董顯林研究員帶領(lǐng)的課題組和法國(guó)電子微電子納米技術(shù)研究所（IEMN）Denis教授研究小組合作，在BST60/40薄膜的高頻微波性能研究中取得了新進(jìn)展。他們通過(guò)設(shè)計(jì)非化學(xué)計(jì)量比靶材，采用原位沉積工藝，控制濺射氣氛中的O2/(Ar+O2)比例，在沒(méi)有利用任何緩沖層的情況下，首次在Pt/Si襯底上制備出100%取向度的BST(001)、BST(111)織構(gòu)化薄膜。他們還巧妙引入具有極低損耗（<0.005）的BZN薄膜，獲得了可調(diào)性高達(dá)50%（@400kV/cm）、介電損耗僅0.01及優(yōu)值因子高達(dá)46.8的BZN/BST復(fù)合薄膜，解決了BST鐵電薄膜難以兼顧高可調(diào)性和低介電損耗這一難題。為研究BST薄膜的高頻微波性能，在Al2O3(0001)襯底上引入納米TiOx作為籽晶層，制備出高度（111）取向外延BST薄膜，并分別對(duì)多晶和外延BST薄膜在1~40GHz頻率范圍內(nèi)進(jìn)行了微波性能表征和分析，發(fā)現(xiàn)BST薄膜的復(fù)介電常數(shù)遵從Curie–von Scheidler定律；在頻率高達(dá)40GHz、電場(chǎng)僅為300kV/cm條件下，外延BST（111）薄膜的可調(diào)性高達(dá)41%，是多晶BST薄膜的1.4倍，有望應(yīng)用于高頻微波器件領(lǐng)域。
PhysOrg新聞網(wǎng)站以“For future chips, smaller must also be better”為題對(duì)相關(guān)研究進(jìn)展進(jìn)行了報(bào)道。相關(guān)的一系列研究結(jié)果發(fā)表在近期的Appl. Phys. Lett. 97, 162909 (2010)、J. Am. Ceram. Soc. 93, 350 (2010)、J. Am. Ceram. Soc. 93, 1215 (2010)、J. Am. Ceram. Soc. 93, 2136 (2010)和J. Am. Ceram. Soc. 93, 2526 (2010)等刊物上。兩個(gè)研究小組從2005年合作研究至今，已有兩名博士后出站，聯(lián)合培養(yǎng)博士研究生3名，其中1名取得了雙博士學(xué)位。
上述研究得到了國(guó)家基礎(chǔ)研究項(xiàng)目(項(xiàng)目編號(hào)：6163Z09.1)、上海青年科技啟明星計(jì)劃（09QH1402400）和中科院“百人計(jì)劃”的資助。
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不同氧分壓下得到的BST薄膜XRD圖 BZN/BST復(fù)合薄膜的可調(diào)性及優(yōu)值隨BZN厚度變化
共面波導(dǎo)傳輸線及BST薄膜的斷面結(jié)構(gòu) Al2O3襯底上外延和多晶BST薄膜的高頻介電性能
雙博士學(xué)位獲得者楊麗慧與導(dǎo)師Denis教授和董顯林研究員合影
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