baalbsiba0.3sr0.7tio3叠层复合介电薄膜的制备与性能分析word格式论文.docxVIP

优秀毕业论文 精品参考文献资料 摘 要 在储能介质元器件“轻、薄、小”的趋势下，如何提高介质薄膜的击穿强度和 储能密度是目前介质薄膜研究领域中的焦点。在传统的 BST 薄膜介质材料中， 由于 BST 陶瓷材料本征的特性的影响，BST 介质薄膜的击穿强度和储能密度仍 有待进一步的改善。针对这一问题，本文以 Ba0.3Sr0.7TiO3(BST)薄膜为研究对象， 通过叠加 Ba-Al-B-Si 玻璃薄膜来提高 BST 薄膜的击穿强度和储能密度，期望通 过陶瓷和玻璃的复合效应，发挥出玻璃的高击穿特性，从而为 BST 介质薄膜的 击穿和储能性能的改善提供一种新的研究思路和解决方法。研究内容包括 sol-gel 法合成玻璃薄膜和 BST 薄膜的制备工艺条件，旋涂法制备叠层薄膜的工艺、玻 璃层薄膜厚度对 BST 叠层薄膜介电性能、击穿性能和储能性能的影响规律等， 具体如下： （1）研究水与正硅酸四乙酯的摩尔比值、pH 值、有机添加剂对 sol-gel 法 合成 Ba-Al-B-Si 玻璃态薄膜物相结构的影响，并制备出玻璃态薄膜； （2）研究 sol-gel 法工艺的 pH 值、乙酰丙酮、DMF 加入量对合成 BST 物 相结构的影响；sol–gel 法 （3）采用旋涂法并调整旋涂工艺，对 BST 层与 Ba-Al-B-Si 玻璃层进行不 同的退火处理，成功制备出 Ba-Al-B-Si/Ba0.3Sr0.7TiO3 叠层复合介质薄膜； 在 Ba0.3Sr0.7TiO3 上叠加 Ba-Al-B-Si 玻璃层可以发挥出玻璃高击穿强度的特 性 。 与 未 叠 加 Ba-Al-B-Si 玻 璃 层 的 Ba0.3Sr0.7TiO3 薄 膜 相 比 ， Ba-Al-B-Si/Ba0.3Sr0.7TiO3 叠层复合介质薄膜的击穿强度得到显著提高。室温下， 在 1kHz 测试 频率下， Ba0.3Sr0.7TiO3 薄 膜 的 击 穿 强 度 为 145.7kV/mm ， Ba-Al-B-Si/Ba0.3Sr0.7TiO3 叠层复合介质薄膜的击穿强度为 199.8kV/mm，击穿强 度提高了 37%；复合薄膜击穿强度提高，储能密度得到明显改善。当施加 20V 直流电压时，BST 的储能密度为 1.75J/cm3，而 Ba-Al-B-Si/Ba0.3Sr0.7TiO3 多层复 合薄膜的储能密度为 3.25J/cm3，储能性能提高 86%；由以上研究结果可以得出 结论：通过在 Ba0.3Sr0.7TiO3 薄膜上叠加 Ba-Al-B-Si 玻璃薄膜可以显著提高 BST 薄膜的击穿强度，对 BST 介质薄膜的储能性能的改善十分显著。 关键词：BST；叠层薄膜；玻璃；击穿强度；储能密度； I Abstract In the tendency of lighter, thinner, smaller, how to improve the breakdown strength and energy storage density is very important in the field of energy storage film studies. In the tradition of BST thin film dielectric materials, due to the influence of the intrinsic features of BST ceramic materials, the breakdown strength and the energy storage density of dielectric films still need to be improved. In order to solve this problem, additional Ba-Al-B-Si glass film on Ba0.3Sr0.7TiO3 (BST) thin film was grown to improve the breakdown strength and the energy storage density of BST thin films by sol-gel method. It was expected that this method could combine the advantages of BST ceramics and the high breakdown characteristics of Ba-Al-B-Si glass, improving the performance of energy storage, and provide a new research idea and solut