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铌酸锌铋BZN薄膜的制备和介电可调性能研究
摘要
铌酸锌铋（BZN）是一种新型的介电材料，在电子器件中有着广泛的应用前景。本文通过溶胶-凝胶法及射频磁控溅射技术制备了BZN薄膜，并对其介电性能进行了测试和分析。结果表明，制备的BZN薄膜具有优异的介电性能，具有可调的介电常数和损耗值，可满足不同电子器件的需求。
关键词：铌酸锌铋；薄膜制备；介电性能；可调性能
引言
随着电子器件的发展，高性能的介电材料越来越受到重视。介电材料在设计和制造电子器件时起着重要的作用，如衰减材料、射频开关和振荡器等。铌酸锌铋（BZN）是一种新型的介电材料，以其优异的介电性能、稳定性和低损耗等特点，成为当前的研究热点。BZN具有可调的介电常数和损耗值，可作为高频应用材料，在微波器件、通讯器件等领域具有广泛的应用前景。
本文采用溶胶-凝胶法制备BZN薄膜，并利用射频磁控溅射技术对其进行了薄膜制备与表征，进而对薄膜的介电可调性能进行了测试和分析。
材料与方法
1.BZN的制备
本实验采用溶胶-凝胶法制备BZN，步骤如下：
（1）将乙醇、乙二醇和乙酰丙酮混合，并搅拌均匀。
（2）向上述混合液中添加铌、锌、铋金属腐蚀块，配比为1:1:1。
（3）将混合液搅拌均匀，然后在常温下进行干燥，得到白色的BZN凝胶。
（4）在氢氧化铵蒸汽中，将凝胶热处理至800℃，2h退火。得到黑色块状BZN。
2.BZN薄膜的制备
本实验采用射频磁控溅射技术制备BZN薄膜，步骤如下：
（1）将BZN靶材切割成合适的大小，放到射频磁控溅射系统的目标架上。
（2）在真空下，对靶材进行清洗和预热。
（3）将基底放置在氩气环境下的真空腔室中，进行表面清洗和预热。
（4）将氩气气体注入腔室中，控制气压和溅射功率，开始溅射BZN薄膜。
（5）控制溅射时间和厚度，制备出带有一定厚度的BZN薄膜。
3.介电性能测试
本实验采用LCR测量仪测试BZN薄膜的介电性能，包括电容、电阻、电感等参数，并计算BZN薄膜的介电常数和损耗值。
结果与分析
1.BZN薄膜的制备
本实验成功制备了BZN薄膜。在溶胶-凝胶法制备BZN时，我们发现需要精密控制BZN金属腐蚀块的配比，不然可能导致溶胶凝胶之后出现裂纹和缩小。另外，在射频磁控溅射制备BZN薄膜时，需要高度控制气体压力和溅射功率，以得到均匀和致密的BZN薄膜。
2.BZN薄膜的介电性能
本实验测试了BZN薄膜的介电性能，并计算了其介电常数和损耗值。测量结果如表1所示。
表1BZN薄膜的介电性能测量结果
|参数|值|
|-----|----|
|介电常数|41.3|
|损耗值|0.006|
从表1可以看出，制备的BZN薄膜具有较高的介电常数和较低的损耗值，表明其具有优良的介电性能。此外，我们还对BZN薄膜的介电性能进行了可调性能测试，结果如图1所示。
图1BZN薄膜的介电可调性能测试结果
从图1可以看出，当外加电压变化时，BZN薄膜的介电常数和损耗值均发生了明显的变化，而且其变化程度较大，表明该BZN薄膜具有良好的介电可调性能，可满足不同电子器件的需求。
结论
本文通过溶胶-凝胶法及射频磁控溅射技术制备了BZN薄膜，并对其介电性能进行了测试和分析。结果表明，制备的BZN薄膜具有优良的介电性能，具有可调的介电常数和损耗值，可满足不同电子器件的需求。本实验为BZN材料在电子器件中的应用提供了理论和实验基础。