两种不同(Ba,Sr)TiO3薄膜介电-温度特性的研究

唐秋文; 沈明荣; 方  亮

doi:10.7498/aps.55.1346

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两种不同(Ba,Sr)TiO3薄膜介电-温度特性的研究

唐秋文 , 沈明荣 , 方亮

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凝聚物质：结构、热学和力学性质

两种不同(Ba,Sr)TiO3薄膜介电-温度特性的研究

唐秋文, 沈明荣, 方亮

物理学报, 2006, 55(3): 1346-1350.

doi: 10.7498/aps.55.1346

Comparison of temperature-dependent dielectric characteristic in two different (Ba,Sr)TiO3 films

Tang Qiu-Wen, Shen Ming-Rong, Fang Liang

Acta Phys. Sin., 2006, 55(3): 1346-1350.

doi: 10.7498/aps.55.1346

摘要
研究并比较了两种不同(Ba0.5,Sr0.5)TiO3(BSTO)薄膜介电-温度特性.采用脉冲激光沉积技术在Pt/Ti/SiO2/Si(100)衬底上制备BSTO薄膜，发现制备条件的不同，可以得到介电性质完全不同的BSTO薄膜.在550℃和氮气氛下制备的BSTO薄膜在常温下具有很高的介电常数，在10kHz下，超过2500，并在200K温度以上介电常数基本不变.它的一些电学性质不同于在正常条件(650℃和氧气氛下)制得的BSTO薄膜，而类似于目前广泛报道的巨介电常数材料如CaCu３Ti４O12.两种薄膜介电性质测试结果表明: 氧气氛下制备的BSTO薄膜呈现铁电-顺电相变，符合居里-外斯定律；低温氮气氛下制备的BSTO薄膜，介电弛豫时间和温度的关系符合德拜模型，是热激发弛豫.文中给出了产生这种介电特性的初步解释.

关键词:
薄膜 /

脉冲激光沉积 /

介电弛豫
Abstract
A high dielectric constant of 2500 near room temperature was observed in (Ba０.５Sr０.５)TiO３ (BSTO) film prepared by pulsed-laser deposition (PLD) on Pt/Ti/SiO２/Si (100) substrate at 550℃ in N2 atmosphere. The dielectric constant is weakly temperature dependent above 200 K. The dielectric behavior of this film is different from the BSTO film deposited in the O2 atmosphere, but very similar to that reported for the so-called “colossal” dielectric constant materials, such as CaCu3Ti4O12. The film prepared in O2 atmosphere at 650℃ shows normal ferroelectric phase transition, which are fitted with Curie-Weiss law. However, for the film prepared in N2 atmosphere at 550℃, the temperature dependence of dielectric relaxation can be characterized by a thermally excited relaxation process. Such anomalous dielectric response of the BST films is ascribed to the formation of the Schottky barrier between the metallic electrode and the film surface.

Keywords:
films /

pulsed laser deposition /

dielectric relaxation
作者及机构信息
唐秋文,

沈明荣,

方亮

1.
苏州大学物理科学与技术学院，薄膜材料江苏省重点实验室，苏州 215006

基金项目: 国家自然科学青年基金(批准号：10204016)资助的课题.
Authors and contacts
Tang Qiu-Wen,

Shen Ming-Rong,

Fang Liang

1.
苏州大学物理科学与技术学院，薄膜材料江苏省重点实验室，苏州 215006
参考文献

施引文献

[1]	马云鹏, 庄华鹭, 李敬锋, 李千. 应变增强Nb掺杂SrTiO₃薄膜热电性能. 物理学报, 2023, 72(9): 096803. doi: 10.7498/aps.72.20222301
[2]	岱钦, 吴杰, 邬小娇, 乌日娜, 彭增辉, 李大禹. 染料掺杂聚合物分散胆甾相液晶薄膜激光特性研究. 物理学报, 2015, 64(1): 016101. doi: 10.7498/aps.64.016101
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[5]	王伟, 唐佳伟, 王乐天, 陈小兵. 脉冲激光沉积法制备高温压电薄膜0.20 BiInO3-0.80PbTiO3（已撤稿）. 物理学报, 2013, 62(23): 237701. doi: 10.7498/aps.62.237701
[6]	伍君博, 唐新桂, 贾振华, 陈东阁, 蒋艳平, 刘秋香. 钇和镧掺杂氧化铝陶瓷的热导及其介电弛豫特性研究. 物理学报, 2012, 61(20): 207702. doi: 10.7498/aps.61.207702
[7]	王淑芳, 陈珊珊, 陈景春, 闫国英, 乔小齐, 刘富强, 王江龙, 丁学成, 傅广生. 脉冲激光沉积温度及氧压对Bi2Sr2Co2Oy热电薄膜晶体结构与电输运性能的影响. 物理学报, 2012, 61(6): 066804. doi: 10.7498/aps.61.066804
[8]	刘鹏, 张丹. La诱导(Pb(1-3x/2)Lax)(Zr0.5Sn0.3Ti0.2)O3反铁电介电弛豫研究. 物理学报, 2011, 60(1): 017701. doi: 10.7498/aps.60.017701
[9]	李廷先, 张铭, 王光明, 郭宏瑞, 李扩社, 严辉. La2/3Sr1/3MnO3/BaTiO3复合薄膜的制备及其电致磁电效应研究. 物理学报, 2011, 60(8): 087501. doi: 10.7498/aps.60.087501
[10]	李世帅, 冯秀鹏, 黄金昭, 刘春彦, 张仲, 陶冶微. Zn1-x-yNaxCoyO薄膜的脉冲激光沉积制备及表征. 物理学报, 2011, 60(5): 057105. doi: 10.7498/aps.60.057105
[11]	刘婷, 谈松林, 张辉, 秦毅, 张鹏翔. 氧压对SrTiO3和SrNb0.2Ti0.8O3薄膜晶格参数的影响及激光感生热电电压效应. 物理学报, 2008, 57(7): 4424-4427. doi: 10.7498/aps.57.4424
[12]	李阳平, 刘正堂, 赵海龙, 刘文婷, 闫锋. GaP薄膜的射频磁控溅射沉积及其计算机模拟. 物理学报, 2007, 56(5): 2937-2944. doi: 10.7498/aps.56.2937
[13]	张红鹰, 吴师岗. 飞秒激光作用下薄膜破坏的力学过程. 物理学报, 2007, 56(9): 5314-5317. doi: 10.7498/aps.56.5314
[14]	夏志林, 范正修, 邵建达. 激光作用下薄膜中的电子-声子散射速率. 物理学报, 2006, 55(6): 3007-3012. doi: 10.7498/aps.55.3007
[15]	李少珍, 李美亚, 徐文广, 魏建华, 赵兴中. Si基铁电Bi3.15Nd0.85Ti3O12多层薄膜的一致取向生长和性能的研究. 物理学报, 2006, 55(3): 1472-1478. doi: 10.7498/aps.55.1472
[16]	刘元富, 韩建民, 张谷令, 王久丽, 陈光良, 李雪明, 冯文然, 范松华, 刘赤子, 杨思泽. 脉冲高能量密度等离子体沉积(Ti, Al)N薄膜组织及其性能研究. 物理学报, 2005, 54(3): 1301-1305. doi: 10.7498/aps.54.1301
[17]	刘震, 王淑芳, 赵嵩卿, 周岳亮. 利用脉冲激光沉积技术在双轴织构的Ni基带上外延CeO2薄膜. 物理学报, 2005, 54(12): 5820-5823. doi: 10.7498/aps.54.5820
[18]	曹万强, 李景德. 聚合物介电弛豫的温度特性. 物理学报, 2002, 51(7): 1634-1638. doi: 10.7498/aps.51.1634
[19]	董正高, 沈明荣, 徐闰, 甘肇强, 葛水兵. 氧气氛低温退火Pt/Ba0.8Sr0.2TiO3Pt引起的低频介电弛豫效应. 物理学报, 2002, 51(12): 2896-2900. doi: 10.7498/aps.51.2896
[20]	傅广生, 于威, 王淑芳, 李晓苇, 张连水, 韩理. 辉光放电等离子体辅助XeCl准分子激光溅射沉积碳氮薄膜. 物理学报, 2001, 50(11): 2263-2268. doi: 10.7498/aps.50.2263

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物理学报. 2006, 55(3): 1346-1350.

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凝聚物质：结构、热学和力学性质

两种不同(Ba,Sr)TiO3薄膜介电-温度特性的研究

1. 苏州大学物理科学与技术学院，薄膜材料江苏省重点实验室，苏州 215006

基金项目: 国家自然科学青年基金(批准号：10204016)资助的课题.

收稿日期: 2005-05-08
修回日期: 2005-08-15
刊出日期: 2006-03-20

摘要: 研究并比较了两种不同(Ba0.5,Sr0.5)TiO3(BSTO)薄膜介电-温度特性.采用脉冲激光沉积技术在Pt/Ti/SiO2/Si(100)衬底上制备BSTO薄膜，发现制备条件的不同，可以得到介电性质完全不同的BSTO薄膜.在550℃和氮气氛下制备的BSTO薄膜在常温下具有很高的介电常数，在10kHz下，超过2500，并在200K温度以上介电常数基本不变.它的一些电学性质不同于在正常条件(650℃和氧气氛下)制得的BSTO薄膜，而类似于目前广泛报道的巨介电常数材料如CaCu３Ti４O12.两种薄膜介电性质测试结果表明: 氧气氛下制备的BSTO薄膜呈现铁电-顺电相变，符合居里-外斯定律；低温氮气氛下制备的BSTO薄膜，介电弛豫时间和温度的关系符合德拜模型，是热激发弛豫.文中给出了产生这种介电特性的初步解释.

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苏州大学物理科学与技术学院，薄膜材料江苏省重点实验室，苏州 215006

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