1. 研究目的与意义（文献综述）
介电材料，是指应用于各频段电路中作为介质以完成一种或多种功能的材料，被广泛用于制造谐振器（resonator）、滤波器（tunablefilters）、移相器（phaseshifters）、介质基片（dielectricsubstrate）及介质天线（dielectricantenna）。随着现代电子、通信等信息技术领域的快速发展，其对相应器件的性能及集成化、小型化的要求日益迫切。因此，寻求更高优值（即介电可调性能介电损耗的比值）的介电材料，特别是能适应集成化、小型化要求的薄膜材料，无疑具有重要意义。
随着铁电薄膜和微电子技术相结合而发展起来的集成铁电学的出现,铁电薄膜的制备、结构、性能及其应用已成为国际上新材料研究十分活跃领域,其中钙钛矿结构的锆钛酸铅pb(zrxti1-x)o3（pzt）铁电薄膜由于具有优异铁电、介电、压电、热释电以及能够与半导体技术兼容等特点,使之在微机电系统（mems）等领域具有广泛的应用前景。基于pzt的器件具有工作带宽广、反应速度快和灵敏性高等优点,因此pzt薄膜可以用于mems领域的各个方面,例如压电激励器、焦热红外探测器、随机存储器和超声器件。为了满足不断提高的微纳米机械器件的要求和与硅基器件的兼容,在硅衬底上生长高质量的pzt薄膜就变得越来越重要。
ba(mg1/3nb2/3)o3（bmn）具有高q值，低损耗，低介电常数等优点，是一种性能优异的介电材料[9]。相比于ba(mg1/3ta2/3)o3（bmt）而言，其更易烧结，且原料nb比ta更为价廉，故而bmn近来受到了广泛的研究。bmn介电薄膜已经成功地通过水溶液凝胶法在pt/ti/sio2/si(100)基片合成，这说明bmn薄膜与pt电极直接有良好的界面。
2. 研究的基本内容与方案
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2.1基本内容：
1.BMN/PZT异质叠层薄膜的制备
①采用sol-gel法制备PZT前驱体溶液，水溶液凝胶法制备BMN薄膜，通过旋涂法在Pt/Ti/SiO2/Si(100)基片上镀上BMN/PZT异质叠层薄膜； ②用旋涂法制备薄膜通过改变异质材料及叠层顺序快速制备系列BMN/PZT异质叠层薄膜，获得不同异质界面及层厚的BMN/PZT异质叠层薄膜。 2.BMN/PZT异质叠层薄膜性能研究 ①对BMN/PZT异质叠层薄膜进行结构和性能表征， ②研究界面个数及层厚对BMN/PZT异质叠层薄膜性能的影响。
2.2研究目标： ①掌握PZT薄膜、BMN薄膜、BMN/PZT异质叠层薄膜的制备方法； ②掌握BMN/PZT异质叠层薄膜结构及性能的测试原理及方法； ③研究异质界面与薄膜的介电性能的关系； ④研究异质界面的个数及异质叠层顺序对复合薄膜的介电损耗和温度稳定性的影响。
2.3技术方案： ①BMN/PZT异质叠层薄膜的制备：以Pb(CH3COO)2·3H2O、正丙醇锆Zr(C3H7O)和异丙醇钛Ti(OC3H7)4为原料，制备出PZT前驱体溶液；以Nb2O5为原材料，引入柠檬酸和H2O2制备过氧-Ta-柠檬酸（P-Nb-CA）溶液，根据化学计量比加入其他金属离子的碳酸盐即可获得长期稳定澄清的BMN前驱体溶液（可稳定保存数月）；通过改变热处理工艺参数，采用SEM和XRD测试技术分析BMN/PZT薄膜的结晶过程，确定BMN/PZT异质叠层薄膜热处理制度。 ②BMN/PZT异质叠层薄膜性能研究:通过改变BMN/PZT异质叠层薄膜的前驱体溶液旋涂转速、旋涂次数、叠层顺序，采用PrecisionWorkstation铁电测试仪、HP4294阻抗分析仪，对不同界面结构的异质叠层薄膜的铁电、介电等性能进行表征,以及这些性能与界面厚度和层数的关系。
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3. 研究计划与安排
| 第1—2周：查阅相关文献资料，明确研究内容，设计研究方案，确定切实可行的实验技术路线，了解相关的结构和性能的测试方法；撰写开题报告； 第3—7周：采用sol-gel法制备PZT薄膜，采用水溶液凝胶法制备BMN薄膜，并完成BMN/PZT复合薄膜的制备； 第8—10周：采用X射线衍射仪对BMN/PZT复合薄膜的物相和结构进行分析；采用场发射扫描电镜对BMN/PZT复合薄膜表面和断面的微观形貌进行分析；采用HP4294阻抗分析仪对BMN/PZT复合薄膜的介电性能进行分析； 第11—12周：优化制备工艺，获得性能优异的制备工艺；测试薄膜厚度和层数对介电性能的影响； 第13—14周：分析实验数据，探究不同热处理工艺对其性能的影响；探究不同厚度的BMN薄膜缓冲层对PZT薄膜的晶体结构、表面微观形貌和介电常数的影响，撰写毕业论文； 第16周：准备毕业论文答辩。 |
4. 参考文献（12篇以上）
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