溶膠-凝膠(Sol-gel)法制備無襯底BaTiO3薄膜及其結(jié)構(gòu)與性能研究.pdf

1、BaTiO3基陶瓷薄膜電容器因其比容量大、介質(zhì)損耗小、使用溫度較高及電容溫度系數(shù)選擇范圍大等優(yōu)勢而得到廣泛地應(yīng)用。隨著電子技術(shù)的發(fā)展，芯片集成度大幅度提升，使得表面貼裝的空間受到很大的限制。而傳統(tǒng)的薄膜電容器都由功能薄膜和起支撐作用的基底組成，為了適應(yīng)電子產(chǎn)品小型化與薄型化的需求，芯片用嵌入式電容的問題亟待解決。
　　為了解決這一問題，本文創(chuàng)新性地提出了利用可熱解襯底來制備無襯底薄膜的解決方案，即在襯底與薄膜之間增加一層有機(jī)材料作

2、為犧牲層，并在薄膜退火的同時(shí)將有機(jī)層燒掉，實(shí)現(xiàn)薄膜或器件從襯底的剝離。分別選取了三種有機(jī)材料作為犧牲層，采用溶膠-凝膠（Sol-gel）法制備了BaTiO3薄膜，對它們的剝離效果、薄膜的晶體結(jié)構(gòu)、形貌及電學(xué)性能進(jìn)行了研究。主要結(jié)論如下：
　　（1）制備了不同濃度的透明穩(wěn)定的BaTiO3溶膠，確定了溶膠的優(yōu)化配方，并研究了濃度、PH值、絡(luò)合劑對BaTiO3溶膠穩(wěn)定性的影響，研究表明：隨著溶膠濃度的增大，其穩(wěn)定性變差；當(dāng)PH≈6時(shí)，溶

3、膠穩(wěn)定性最好；絡(luò)合劑的加入改善了溶膠的穩(wěn)定性，將溶膠保存時(shí)間延長了2倍。
　?。?）利用E51型環(huán)氧樹脂作為犧牲層材料，通過旋涂在石英玻璃上先后制備了環(huán)氧樹脂犧牲層與BaTiO3薄膜，將薄膜在800℃進(jìn)行退火處理，結(jié)果發(fā)現(xiàn)：環(huán)氧樹脂層在退火過程中被完全燒掉且BaTiO3薄膜保持了正常的結(jié)構(gòu)與形貌，然而BaTiO3薄膜仍然依附在石英玻璃襯底上，無法實(shí)現(xiàn)剝離；
　　（3）在有機(jī)玻璃板（PMMA）上制備了BaTiO3薄膜，并在80

4、0℃溫度下退火，PMMA經(jīng)熱分解被去除，結(jié)果發(fā)現(xiàn)薄膜雖然能夠從PMMA上剝離下來，但是其結(jié)構(gòu)與形貌被嚴(yán)重破壞，碎裂為分散堆積、結(jié)構(gòu)疏松的BaTiO3粉體；
　?。?）采用PVB樹脂作為犧牲層材料，并將襯底更換為PET硅油膜，在硅油液相襯底上分別制備了PVB薄膜和BaTiO3薄膜，干燥后將BaTiO3/PVB薄膜揭下并轉(zhuǎn)移至石英玻璃襯底進(jìn)行燒結(jié)。結(jié)果發(fā)現(xiàn)薄膜成功實(shí)現(xiàn)了剝離并保持了良好的結(jié)構(gòu)與形貌。在800℃退火后的BaTiO3薄膜為