专利名称：钛酸锶钡/铌酸锌铋异质结构材料及其制备方法
技术领域：
本发明涉及一种异质结构材料及其制备方法，特别是一种介电可调钛 酸锶钡/铌酸锌铋异质结构材料及其制备方法。
背景技术：
介电可调薄膜材料尤其是钛酸锶钡(Ba-xSrxTi03, BST-x )和铌酸锌铋
((BiL5Zn。.5) (Zn。.5NbL5)07,BZN)有许多电学方面的优点(见N. Setter e"/.，
Ferroelectric thin films: Review of materials, properties, and
applications, J. AppL Phys. 100， 051606 (2006); W. RenefaA， Bismuth
zinc niobate pyrochlore dielectric thin films for capacitive
applications, J. Appl. Phys. 89， 767 (2000)),它们最显著的特点是高
调制速度，低损耗，低能耗，体积小，重量轻，易集成，因此有望成为下一
代高速宽带无线通讯领域里的关^t材料。目前围绕这两类材料的努力集中在 降低薄膜的介电损耗和提高可调率方面。然而对于单一的薄膜材料，钛酸锶
钡和铌酸锌铋都难以同时满足这两个方面的要求。为突破以往单一的钛酸锶 钡和铌酸锌铋薄膜在介电损耗及可调性方面存在的局限性，材料科学家开展 了钛酸锶钡/铌酸锌铋复合薄膜的研究工作(见L. Yan W a/.， Bao.sSro.sTiOs-Bii.sZnLoNKsOcomposite thin films with promising microwave dielectric properties for microwave device applications, AppL Phys. Lett. 85， 3522 (2004); W. Y. Fu " ", Dielectric properties of BiLsZriuNbi.A/Mn-doped Ba0.6Sr0.4Ti03 heterolayered films grown by pulsed laser deposition, Appl. Phys. Lett. 89， 132908 (2006))。但是多数研究者并没有实现对这种复合体系的潜力的充分发掘。 在硅铂衬底上制作的钛酸锶钡/铌酸锌铋多层复合薄膜，和铌酸锌铋/钛酸锶 钡/铌酸锌铋夹心结构(见任巍等，微波介电可调钛酸锶钡/铋锌铌复合薄膜 及其制备方法，中华人民共和国国家知识产权局，公开号CN 1876599A (2006); S. X. Wang ef a丄， Tunable, low loss
BiL5Zn1.0Nb1.5O7/Ba0.6Sr0.4TiO3/BiL5Zrii.0NK5O7 sandwich films, Appl. Phys. Lett. 89， 212907 (2006)),其介电可调性和介电损耗实际上仍然停留在单 一铌酸锌铋或钛酸锶钡薄膜材料的水平，并没有实质的提升。
发明内容
因此，本发明的任务是提供一种具有高品质因子、低漏电流特性的介
电可调钛酸锶钡/铌酸锌铋异质结构材料。
本发明的另 一任务是提供一种上述异质结构材料的制备方法。
本发明提供了 一种钛酸锶钡/铌酸锌铋异质结构材料，包括至少 一层
钛酸锶钡层和至少一层铌酸锌铋层，其中，所述钛酸锶钡层为锰掺杂的钬
酸锶钡层。
上述异质结构材料中，所述锰掺杂钛酸锶钡层的锰掺杂浓度优选 0. l-6at%。
上述异质结构材料中，所述锰掺杂钛酸锶钡层的厚度优选40-4000nrn。
上述异质结构材料中，所述铌酸锌铋层的厚度优选10 - 1000nm。 进一步地，所述锰掺杂钛酸锶钡层与铌酸锌铋层的厚度比优选2-20。 制备上述钛酸锶钡/铌酸锌铋异质结构材料的方法首先，在基底上 按照由下至上的次序逐层生长锰掺杂钛酸锶钡层和铌酸锌铋层；然后进行 退火处理，以减少氧缺陷和释放应力，就得到掺锰的钛酸锶钡/铌酸锌铋 异质结构。
上述制备方法中，所述退火温度为400 - 550°C,所述退火压强为0.5 -2个大气压，所述退火的气氛为纯氧或干燥空气，所述退火时间为10-30 min。
上述制备方法中，所述制备钛酸锶钡层和铌酸锌铋层的方法包括脉冲 激光沉积、射频磁控'减射、金属有机化学气相沉积和溶胶-凝胶法。
上述制备方法中，所述锰掺杂钛酸锶钡层的生长温度优选600 - 900 °C,所述铌酸锌铋、层的生长温度优选550 - 75(TC。
上述制备方法中，所迷基底优选硅铂、镀铂或镀金的蓝宝石和石英。
本发明异质结构有机地结合了钛酸锶钡材料的高介电可调性与铌酸 锌铋材料的低介电损耗特性，通过使用锰掺杂钛酸锶钡层，以及有目的地 调控锰掺杂钛酸锶钡和铌酸锌铋层各自的厚度和生长条件，得到了 一种同时
具有高介电可调率和低介电损耗特性的锰掺杂钛酸锶钡/铌酸锌铋异质结构 材料。
本发明采用与半导体工艺兼容的硅铂衬底(或者镀Pt或Au的蓝宝石
和石英衬底等)；采用锰元素对钛酸锶钡进行掺杂，以提高钛酸锶钡层的 介电性能；采用不同的沉积温度分别沉积锰掺杂钛酸锶钡层和铌酸锌铋 层，在取得良好结晶的同时，保证异质结构中各层的单相结构；锰掺杂钛 酸锶钡层和铌酸锌铋层的厚度不同， 一般而言，在取得低介电损耗的同时， 为了最大限度地保证异质结构的可调性，需要尽可能地减小铌酸锌铋层的 厚度；异质结构沉积完成后，在纯氧或干燥空气气氛下进行原位退火，以 减少氧缺陷和释》丈应力。
以下，结合附图来详细说明本发明的实施例，其中
图1为本发明实施例1的锰掺杂钛酸锶钡/铌酸锌铋异质结构材料在
100 kHz测试频率下的电容-电压(C-V)特性曲线；
图2为本发明实施例1的锰掺杂钛酸锶钡/铌酸锌铋异质结构材料的
漏电流(I-V)特性曲线。
具体实施例方式
实施例1
本实施例的锰掺杂钛酸锶钡/铌酸锌铋异质结构材料中，只有一个周 期的锰掺杂钛酸锶钡/铌酸锌铋结构，其中，所述锰掺杂钛酸锶钡层厚度 为160nm,锰掺杂浓度为2at%;铌酸锌铋层厚度40nm,两层的厚度比锰掺 杂钛酸锶钡铌酸锌铋=4: 1。其制备方法如下:
首先，采用脉冲激光沉积技术，在硅铂衬底上于900。C首先沉积一层 厚160nm的锰掺杂钛酸锶钡层；然后，将衬底温度降至650°C,通过原位 转靶技术再沉积一层厚40 nm的铌酸锌铋层，从而得到具有一个锰掺杂钛 酸锶钡/铌酸锌铋周期的异质结构；随后将该双层薄膜在550 。C、 1个大 气压左右的纯氧气氛条件下进行原位退火30min,最后，为了测量本实施
例的异质结构材料的性能，还用掩模技术在制备好的异质结构上沉积圆形 的Pt上电极以构成平行板电容器，并在空气中于400 。C条件下进行快速 退火5 min。这样得到的双层薄膜的表面平整，X光衍射结果表明其中的锰掺杂钛酸锶钡为钩钬矿结构而铌酸锌铋、薄膜处于立方焦绿石相。
下面结合附图对实施例1作进一步的详细说明
在100 kHz下对该锰掺杂钛酸锶钡/铌酸锌铋异质结构进行了电容-电 压(C-V)测试(测试设备型号为Agilent 4294A),测试结果如图1所示， 反复多次的测试在低的偏场下(330 kV/cm)给出了 18 %的可调率，是相 同偏场下铌酸锌铋薄膜可调率(约2%)的近10倍；并且该异质结构的介 电损耗在整个偏场范围内控制在了 0.0005左右，是一般钛酸锶钡薄膜介 电损耗(约0.05)的百分之一；从而给予了器件高达360的品质因子(= 可调率/介电损耗)，在同样偏场条件下，与文献报道的一般钛酸锶钡薄膜 材料的品质因子IO,以及铌酸锌铋薄膜材料取得的品质因子40相比，有 了数量级的提升。漏电流测试(测试设备型号为Agilent 4156CwithLake Shore TTP4 )表明，在+170 kV/cm偏场下器件的漏电流小于10 nA/cm2, 在+330 kV/cm偏场下器件的漏电流在0. 15 uA/cn^以内，如图2所示。这 些，使得该异质结构不仅有望在射频及微波通信领域取得应用，还可用作 场效应晶体管以及随机存储器的潜在介质材料。
与采用溶胶-凝胶工艺制备钛酸锶钡/铌酸锌铋异质结构相比，利用脉 冲激光沉积(PLD)技术能够容易地调控各层薄膜的厚度，从而达到优化 介电性能的目的。并且工艺简洁，与半导体IC工艺兼容。还需要指出的 是，C-V曲线表现出了一定的非对称性，它来自于有整数周期的锰掺杂钛 酸锶钡/铌酸锌铋异质结构本身所具有的非对称性。
在实验中，发现在本实施例所述的生长条件下，钛酸锶钡层在较低的 电场300 kV/cm下就容易发生击穿，而铌酸锌铋层的这一发生击穿的电场 值一般在1 MV/cm左右。考虑到钛酸锶钡层与铌酸锌铋层的介电常数之比 约为3: 1,因此在该锰掺杂钛酸锶钡/铌酸锌铋异质结构中，分配在钛酸 锶钡层和铌酸锌铋层中的电场强度之比为1: 3(与膜层的厚度无关)。这 一数值接近于它们各自的击穿电场强度之比约1: 3.3,恰好使得这两种材 料的性都能够得到充分的发挥而不容易发生击穿。
实施例2
本实施例的锰掺杂钛酸锶钡/铌酸锌铋异质结构材料中，包括两层厚 度为300nm的锰掺杂钛酸锶钡层，锰掺杂浓度为0. lat°/。，所述两层锰掺杂 钛酸锶钡层之间有厚度lOOnm的铌酸锌铋层，厚度比锰掺杂钛酸锶钡铌
酸锌铋=3: 1,其制备方法如下
首先，采用脉沖激光沉积技术，在硅铂衬底上于70(TC首先沉积一层 厚300 nm的锰掺杂钛酸锶钡层；将衬底温度降至6GG。C ，通过原位转靶技 术沉积一层厚100 nm的铌酸锌铋层；然后升高衬底温度回到70(TC原位转 靶再沉积一层厚300 nm的锰掺杂钛酸锶钡层，得到1.5周期的锰掺杂钛 酸锶钡/铌酸锌铋异质结构；随后将该具有三明治对称性的异质结构在400 。C、 0. 5个大气压左右的干燥空气气氛条件下进行原位退火10 min，就得 到了锰掺杂钛酸锶钡/铌酸锌铋异质结构材料；接下来，为了测试本实施 例的异质结构材料的性能，还采用掩模技术在异质结构材料上沉积圓形的 Pt上电极构成平行板电容器；最后将其在空气中于60(TC快速退火5min。 测试表明，由于采用了对称的半周期异质结构，得到了对称的C-V曲线。 并且由于釆用了较厚的介质层，该异质结构的抗击穿性能得到了提高，在 500 kV/cm偏场下得到了超过60 %的可调率，而介电损耗在整个偏场范围 内依然保持在小于0. 005的较低的水平上。
实施例3
本实施例的锰掺杂钛酸锶钡/铌酸锌铋异质结构材料中，共有10个周 期的锰掺杂钛酸锶钡/铌酸锌铋结构，其中每层锰掺杂钛酸锶钡的厚度为 40nm,锰掺杂浓度为6at°/。，每层铌酸锌铋的厚度20nm，两层的厚度比锰 掺杂钛酸锶钡铌酸锌叙、-2: 1。其制备方法如下
首先，釆用射频磁控溅射沉积技术，在镀Pt的蓝宝石衬底上分别于 7 00 。C和6 Q(TC交替沉积锰掺杂钛酸锶钡层(厚度4 G nm )和铌酸锌铋层(厚 度20 nm),最终得到具有10个周期的锰掺杂钛酸锶钡/铌酸锌铋异质结构， 总厚度600 nm;随后将该异质结构在500°C于两个大气压的纯氧气氛条件 下进行原位退火15 min,得到本实施例的锰掺杂钛酸锶钡/铌酸锌铋异质 结构材料；接下来，为了测试本实施例的异质结构材料的性能，还用掩模 技术沉积圓形的Pt上电极构成平行板电容器，并在氮气保护下于50(TC进 行快速退火处理lmin。测试表明，该器件在1 MHz, 300 kV/cm的外加偏 场下具有15 %的可调率和万分之六左右的损^>,在+190 kV/cm偏场下漏 电流维持在5 nA/ cm2左右。
实施例4
本实施例的锰掺杂4太酸锶钡/铌酸锌叙、异质结构材料中，共有5个周 期的锰掺杂钛酸锶钡/铌酸锌铋结构，其中每层锰掺杂钛酸锶钡的厚度为
100nm,锰掺杂浓度为2at%，每层铌酸锌铋的厚度10nm,两层的厚度比锰 掺杂钛酸锶钡铌酸锌铋、=10: 1。其制备方法如下
首先，采用金属有机化学气相沉积技术，在镀Au的蓝宝石衬底上分 别于550。C和60(TC交替沉积铌酸锌铋层(厚度10nm)和锰掺杂钛酸锶钡 层(厚度100 nm)，最终得到具有五层铌酸锌铋和五层锰掺杂钛酸锶钡的 异质结构；随后将该异质结构在550。C于干燥空气气氛条件下进行原位退 火10min,就得到了锰掺杂钛酸锶钡/铌酸锌铋异质结构材料；接着用掩模 技术沉积上圆形的Au上电极构成平行板电容器，并在500。C于空气中进行 快速退火5min。 100 kHz下，外加370kV/cm偏场的测试表明，该异质结 构具有39 %的可调率和0. 005的损耗，整个偏场范围器件的漏电流维持在 0. 5 uA/cm2以内。
实施例5
本实施例的锰掺杂钛酸锶钡/铌酸锌铋异质结构材料中，只有1个周 期的锰掺杂钛酸锶钡/铌酸锌铋结构，其中所述锰掺杂钛酸锶钡层的厚度 为4000nm,锰掺杂浓度为2at%，铌酸锌铋层的厚度1000nm,两层的厚度 比锰掺杂钛酸锶钡铌酸锌铋=4: 1。其制备方法如下
首先，采用溶胶-凝胶(Sol-Gel)技术，在镀Pt的石英衬底上先用 旋涂工艺旋涂一层锰掺杂钛酸锶钡溶胶，随后在30(TC下预烘。上述过程 重复三次后，在85(TC下于1个大气压下的空气中进行快速退火5分钟， 得到厚度约为4000nm的具有钙钛矿结构的钛酸锶钡层；再用旋涂工艺旋 涂一层铌酸锌铋溶胶，经过300。C预烘后，在75(TC下于1个大气压下的 空气中快速退火5分钟，得到厚度约为1000nm的具有立方焦绿石结构的 铌酸锌铋层，这样，就制成了本实施例的锰掺杂钛酸锶钡/铌酸锌铋异质 结构材料；接下来，用掩模技术在制备好的异质结构上沉积圆形的Pt上 电极构成平行板电容器，以测试本实施例的异质结构材料的介电性能。低 频测试表明，在260 kV/cm的外加偏场下该异质结构材料具有接近17 % 的可调率和万分之九左右的损耗，而漏电流维持在O. 19 uA/cm'以内。
实施例6
本实施例纯钛酸锶钡/铌酸锌铋异质结构材料中，共有2个周期的钛
酸锶钡/铌酸锌铋结构。其中，所述纯钛酸锶钡层厚度为1000nm，铌酸锌 铋层厚度50nm,两层的厚度比纯钛酸锶钡铌酸锌铋-20: 1。其制备方法
首先，采用射频磁控溅射沉积技术，在镀Pt的石英衬底上分别于800 。C和6GG。C交替沉积纯钛酸锶钡层(厚度1000 nm)和铌酸锌铋层(厚度 50 nm)，最终得到具有2个周期的纯钛酸锶钡/铌酸锌铋异质结构，总厚 度2100 nm;随后将该异质结构在450°C于两个大气压的纯氧气氛条件下 进行原位退火30 min，得到本实施例的纯钛酸锶钡/铌酸锌铋异质结构材 料；接下来，用掩^^莫技术沉积圆形的Pt上电极构成平行板电容器，并在 空气下于600。C进行快速退火处理lmin。测试表明，该器件在1 MHz, 200 kV/cm的外加偏场下具有23 y。的可调率和千^f分之一的损:耗，漏电流在整个 偏场范围内维持在86 nA/ ci!^以内。
实施例7
本实施例纯钛酸锶钡/铌酸锌铋异质结构材料中，共有3个周期的钛 酸锶钡/铌酸锌铋结构。其中，所述纯钛酸锶钡层厚度为1000nm,铌酸锌 铋层厚度200nm,两层的厚度比纯钛酸锶钡铌酸锌铋=5: 1。其制备方法 如下
首先，采用射频磁控溅射沉积技术，在硅铂衬底上于80(TC下沉积纯 钛酸锶钡层(厚度1000 nm);随后取出样品，采用脉冲激光沉积技术沉积 铌酸锌铋层(厚度200 nm)。重复以上过程，得到具有3个周期的纯钛酸 锶钡/铌酸锌铋异质结构；随后将该异质结构在55(TC于一个大气压的纯氧 气氛条件下进行退火20 min,得到本实施例的纯钛酸锶钡/铌酸锌铋异质 结构材料；最后，用掩模技术沉积圓形的Pt上电极构成平行板电容器， 并在空气中于600。C进行快速退火处理5min。测试表明，该器件在1 MHz, 310 kV/cra的外加偏场下具有261的可调率和万份之七左右的损耗，+ 230kV/cm偏场下的漏电流维持在60 nA/ cm'以内。
实施例8
本实施例的锰掺杂钛酸锶钡/铌酸锌铋异质结构材料中，共有3个周 期的锰掺杂钛酸锶钡/铌酸锌铋结构，其中所述锰掺杂钛酸锶钡层的厚度
为4000nm,锰4参杂浓度为0. 5at%,铌酸锌铋层的厚度500nm,两层的厚度 比锰掺杂钛酸锶钡铌酸锌铋=8: 1。
本实施例锰掺杂钛酸锶钡/铌酸锌铋异质结构材料的制备方法除铌酸 锌4Jt层的生长温度为700。C外，其他与实施例4相同。
实施例9
本实施例的锰掺杂钛酸锶钡/铌酸锌铋异质结构材料中，共有4个周 期的锰掺杂钛酸锶钡/铌酸锌铋结构，其中所述锰掺杂钛酸锶钡层的厚度 为2400nm，锰掺杂浓度为lat%，铌酸锌铋层的厚度800nm，两层的厚度比 锰掺杂钛酸锶钡铌酸锌铋=3: 1。
本实施例锰掺杂钛酸锶钡/铌酸锌铋异质结构材料的制备方法除铌酸 锌铋层的生长温度为75(TC外，其他与实施例4相同。
实施例10
本实施例的锰掺杂钛酸锶钡/铌酸锌铋异质结构材料中，共有5个周 期的锰掺杂钬酸锶钡/铌酸锌铋结构，其中所述锰掺杂钛酸锶钡层的厚度 为3000nm,锰掺杂浓度为3at°/。，铌g吏锌铋层的厚度250nm,两层的厚度比 锰掺杂钛酸锶钡铌酸锌铋、=12: 1。
本实施例锰掺杂钛酸锶钡/铌酸锌铋异质结构材料的制备方法与实施 例4相同。
实施例11
本实施例的锰掺杂钛酸锶钡/铌酸锌铋异质结构材料中，共有6个周 期的锰掺杂钛酸锶钡/铌酸锌铋结构，其中所述锰掺杂钛酸锶钡层的厚度 为3500nm,锰掺杂浓度为4at°/ ，铌酸锌铋层的厚度250nm,两层的厚度比 锰掺杂钛酸锶钡铌酸锌铋=14: 1。
本实施例锰掺杂钛酸锶钡/铌酸锌铋异质结构材料的制备方法与实施 例4相同。
实施例12
本实施例的锰掺杂钛酸锶钡/铌酸锌铋异质结构材料中，共有7个周 期的锰掺杂钛酸锶钡/铌酸锌铋结构，其中所述锰掺杂钛酸锶钡层的厚度
为2000nm，锰纟参杂浓度为5at%,铌酸锌铋层的厚度125nm,两层的厚度比 锰掺杂钛酸锶钡铌酸锌铋=16: 1。
本实施例锰掺杂钛酸锶钡/铌酸锌铋异质结构材料的制备方法与实施 例4相同。
实施例13
本实施例的锰掺杂钛酸锶钡/铌酸锌铋异质结构材料中，共有8个周 期的锰掺杂钛酸锶钡/铌酸锌铋结构，其中所述锰掺杂钛酸锶钡层的厚度 为1400nm，锰掺杂浓度为0. 5at%,铌酸锌铋层的厚度700nm，两层的厚度 比锰掺杂钛酸锶钡铌酸锌铋=2: 1。
本实施例锰掺杂钛酸锶钡/铌酸锌铋异质结构材料的制备方法与实施 例4相同。
实施例14
本实施例的锰掺杂钛酸锶钡/铌酸锌铋异质结构材料中，共有9个周 期的锰掺杂钛酸锶钡/铌酸锌铋结构，其中所述锰掺杂钛酸锶钡层的厚度 为3600nrn,锰掺杂浓度为Q. 5at%,铌酸锌铋层的厚度600ntn，两层的厚度 比锰掺杂钛酸锶钡铌酸锌铋=6: 1。
本实施例锰摻杂钛酸锶钡/铌酸锌铋异质结构材料的制备方法与实施 例4相同。
实施例15
本实施例的锰掺杂钛酸锶钡/铌酸锌铋异质结构材料中，共有3个周 期的锰掺杂钛酸锶钡/铌酸锌铋结构，其中所述锰掺杂钛酸锶钡层的厚度 为2700nm,锰掺杂浓度为2. 5at%，铌酸锌铋层的厚度900nm，两层的厚度 比锰掺杂钛酸锶钡铌酸锌铋=3: 1。
本实施例锰掺杂钛酸锶钡/铌酸锌铋异质结构材料的制备方法与实施 例4相同。
实施例16
本实施例的锰掺杂钛酸锶钡/铌酸锌铋异质结构材料中，共有4个周 期的锰掺杂钛酸锶钡/铌酸锌铋结构，其中所述锰掺杂钛酸锶钡层的厚度
为3600nm,锰掺杂浓度为0. 5at°/。，铌酸锌铋、层的厚度200nm,两层的厚度 比锰掺杂钬酸锶钡铌酸锌铋=18: 1。
本实施例锰掺杂钛酸锶钡/铌酸锌铋异质结构材料的制备方法与实施 例4相同。
实施例17
本实施例的锰掺杂钛酸锶钡/铌酸锌铋异质结构材料中，共有3个周 期的锰掺杂钛酸锶钡/铌酸锌铋结构，其中所述锰掺杂钛酸锶钡层的厚度 为500nm，锰掺杂浓度为0. 5at%，铌酸锌铋层的厚度50nm，两层的厚度比 锰掺杂钛酸锶钡铌酸锌铋=10: 1。
本实施例锰掺杂钛酸锶钡/铌酸锌铋异质结构材料的制备方法与实施 例4相同。 ，
实施例18
本实施例的锰掺杂钛酸锶4贝/铌酸锌铋异质结构材料中，共有3个周 期的锰掺杂钛酸锶钡/铌酸锌铋结构，其中所述锰掺杂钛酸锶钡层的厚度 为800nm,锰掺杂浓度为0. 5at°/。，铌酸锌铋层的厚度50nm,两层的厚度比 锰掺杂钛酸锶钡铌酸锌铋=16: 1。
本实施例锰掺杂钛酸锶钡/铌酸锌铋异质结构材料的制备方法与实施 例4相同。
上述内容和实施例完整阐述了本发明的思想和权利要求的范围，本专 业领域技术人员可依据上述公开内容理解本发明的内容和权利要求范围， 并理解上述实施例并不是对本发明权利要求的约束和限制。
权利要求
1. 一种钛酸锶钡/铌酸锌铋异质结构材料，包括至少一层钛酸锶钡层和至少一层铌酸锌铋层，其中，所述钛酸锶钡层为锰掺杂的钛酸锶钡层。
2. 根据权利要求1所述的钛酸锶钡/铌酸锌铋异质结构材料，其特征 在于，所述锰掺杂钛酸锶钡层的锰掺杂浓度优选0. l-6at%。
3. 根据权利要求1所述的钛酸锶钡/铌酸锌铋异质结构材料，其特征 在于，所述锰掺杂钛酸锶钡层的厚度优选40 - 4000nm。
4. 根据权利要求1所述的钛酸锶钡/铌酸锌铋异质结构材料，其特征 在于，所述铌酸锌叙、层的厚度优选10 - 1000nm。
5. 根据权利要求1所述的钛酸锶钡/铌酸锌铋异质结构材料，其特征 在于，所述锰掺杂钛酸锶钡层与铌酸锌铋层的厚度比优选2-20。
6. —种制备权利要求1-5所述钛酸锶钡/铌酸锌铋异质结构材料的方 法首先，在基底上按照由下至上的次序逐层生长锰掺杂钛酸锶钡层和铌 酸锌铋层；然后进行退火处理，就得到掺锰的钛酸锶钡/铌酸锌铋异质结 构材料。
7. 根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述退火温度为 400 - 550°C，所述退火压强为0.5-2个大气压，所述退火的气氛为纯氧 或干燥空气，所述退火时间为10-30 min。
8. 根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述制备钛酸锶 钡层和铌酸锌铋层的方法包括脉冲激光沉积、射频磁控溅射、金属有机化 学气相沉积和溶胶-凝胶法。
9. 根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述锰掺杂钛酸 锶钡层的生长温度为600 - 90(TC,所述铌酸锌铋层的生长温度为550 - 750 。C。
10. 根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述基底优选硅 柏、镀铂，或镀金的蓝宝石和石英。
全文摘要
本发明提供了一种钛酸锶钡/铌酸锌铋异质结构材料，包括至少一层钛酸锶钡层和至少一层铌酸锌铋层，其中，所述钛酸锶钡层为锰掺杂的钛酸锶钡层。本发明的钛酸锶钡/铌酸锌铋异质结构材料有机地结合了钛酸锶钡材料的高介电可调性与铌酸锌铋材料的低介电损耗特性，通过使用锰掺杂钛酸锶钡层，以及有目的地调控锰掺杂钛酸锶钡和铌酸锌铋层各自的厚度和生长条件，得到了一种同时具有高介电可调率和低介电损耗特性的锰掺杂钛酸锶钡/铌酸锌铋异质结构材料。
文档编号H01L21/02GK101388262SQ20071012183
公开日2009年3月18日 申请日期2007年9月14日 优先权日2007年9月14日
发明者周岳亮, 曹玲柱, 宏 汪, 符汪洋 申请人:中国科学院物理研究所;西安交通大学