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鈦酸鍶鋇特能特點(diǎn)展示 |
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| 鈦酸鍶鋇材料的特點(diǎn)與應(yīng)用 鈦酸鍶鋇（Ｂａ。Ｓｒ，輔０３，簡稱ＢＳｎ材料由于具有漏電流小、不易疲勞、居里溫度可 調(diào)、熱釋電系數(shù)高、介電非線性強(qiáng)等眾多優(yōu)點(diǎn)，被認(rèn)為是在微電子集成器件領(lǐng)域中具有 廣泛應(yīng)用前景的材料【卜５１，可應(yīng)用于高密度動(dòng)態(tài)隨機(jī)存儲(chǔ)器（ＤＲＡＭ），去耦電容器，移相器，紅外熱釋電探測器，壓電微制動(dòng)器等方面。 鈦酸鍶鋇是鈦酸鋇（ＢａＴｉ０３）和鈦酸 鍶（ＳｒＴｉ０３）的完全固溶體，可以通過改變組分中的Ｂａ／Ｓｒ比來調(diào)節(jié)材料的居里溫度（Ｔｃ）， 以滿足對材料某方面特性的追求。鈦酸鋇和鈦酸鍶的居里溫度分別為１２０和－１６３。當(dāng)材料工作在居里溫度以上時(shí)，材料呈順電相；當(dāng)工作在居里溫度以下時(shí)，材料呈鐵電相。 ＢＳＴ是一種典型的鈣鈦礦結(jié)構(gòu)材料，從結(jié)構(gòu)上可以看成是ｓＰ離子部分取代了 ＢａＴｉ０３中的Ｂａ２＋離子而形成。鈣鈦礦型鐵電體是為數(shù)較多的一類鐵電體，其通式為 ＡＢ０３。 鈣鈦礦結(jié)構(gòu)可用簡立方品格柬描寫，每個(gè)格點(diǎn)代表圖１－ｌ所示的一個(gè)結(jié)構(gòu)基元。 鈣鈦礦結(jié)構(gòu)的一個(gè)結(jié)構(gòu)基元頂角為較大的Ａ離子占據(jù)，體心為較小的Ｂ離子占據(jù)，六個(gè)面心則為Ｏ離子占據(jù)。這 些氧離子形成氧八面體，Ｂ離子處于其中心。整個(gè)晶體可看成由氧八面體共頂點(diǎn)聯(lián)結(jié)而 成，各氧八面體之間的空隙則由Ａ離子占據(jù)。Ａ和Ｂ的配位數(shù)分別為１２和６。氧八面 體有３個(gè)四重軸、４個(gè)三重軸和６個(gè)二重軸。 鈣鈦礦鐵電體的自發(fā)極化 主要來源于Ｂ離子偏離八面體中心的運(yùn)動(dòng)。Ｂ離子偏離中心的位移通常沿這三個(gè)高對稱 性方向之一，故白發(fā)極化也是沿這三個(gè)方向之一。 ＢａＴｉ０３是一種鈣鈦礦鐵電體。在１２０以上為順電相，空間群Ｐｍ３ｍ。 圖１．２氧八面體及其二重、二重和四重旋轉(zhuǎn)對稱軸在１２０發(fā)生順電一鐵電相變，呈四方相，空間群為Ｐ４ｍｍ，自發(fā)極化沿四重軸。在５ 發(fā)生鐵電－鐵電相變，呈正交相，空『日Ｊ群為Ａｍｍ２，自發(fā)極化沿二重軸。在．９０發(fā)生另 一鐵電．鐵電相變，空Ｉ’日Ｊ群為Ｒ３ｍ，自發(fā)極化沿三重軸。ＢａＴｉ０３在３個(gè)鐵電相的晶胞和自發(fā)極化的方向。在四方相、正交相和三角相中，自發(fā)極化的主要來源是 Ｔｉ離子偏離中心沿四重軸、二重軸和三重軸的位移。在立方相，Ｔｉ離子位于氧八面體的中心，整個(gè)晶體無自發(fā)極化。各個(gè)鐵電相都可以認(rèn)為是順電相演變而來的。 眾所周知，具有熱釋電性能的鐵電材料眾多，如ＢＳＴ、ＰＴ、ＰＳＴ、ＰＬＺＴ等。作為 非致冷紅外熱釋電探測器應(yīng)用相關(guān)的材料特征主要有： （１）熱釋電材料對其溫度變化響應(yīng)，而不是對溫度本身響應(yīng)； （２）具有廣譜效應(yīng)，因而可用光學(xué)濾波器可設(shè)計(jì)不同工作波長的探測器； （４）材料呈電容性，熱損小，工作在室溫附近，無需致冷，器件成本低； （５）介質(zhì)本身的熱噪聲是主要熱噪源； （６）綠色環(huán)保材料，無污染。 ＢＳＴ材料能夠在以上方面有相當(dāng)突出的優(yōu)勢。 如前所述，ＢＳＴ材料由于Ｔｃ可調(diào)，且具有良好的鐵電性、壓電性、熱釋電性、電光 及非線性光學(xué)特性等，可廣泛應(yīng)用于微電子學(xué)、光電子學(xué)、集成光學(xué)和微電子機(jī)械系統(tǒng) 等領(lǐng)域，是目前高新技術(shù)研究的前沿和熱點(diǎn)之一。ＢＳＴ材料可應(yīng)用的領(lǐng)域有：（１）介 質(zhì)移相器【１７－２０１。移相器主要有鐵氧體移相器、ＰＩＮＺ．極管移相器、介質(zhì)移相器三大類。 與其他兩類移相器相比，介質(zhì)移相器具有響應(yīng)速度快、插入損耗小、工作溫區(qū)寬、功耗 第一章緒論小、質(zhì)量輕、生產(chǎn)成本低等優(yōu)點(diǎn)。而ＢｓＴ材料能在移相器所要求的介電可調(diào)性高和損耗 低這兩個(gè)方面顯示出突出的優(yōu)勢。（２）動(dòng)態(tài)隨機(jī)存儲(chǔ)器（ＤＲＡＭ）【２１２２１。動(dòng)態(tài)隨機(jī)存儲(chǔ)器 在計(jì)算機(jī)的大量應(yīng)用，是在集成電路的硅平面工藝基礎(chǔ)上發(fā)展起來的。由于ＢＳＴ材料具 有良好的化學(xué)穩(wěn)定性、熱穩(wěn)定性和絕緣性，而且在高頻（＞ｌＯＧＨｚ）下具有高介電常數(shù)， 因而ＢＳＴ材料成為目前制備高密度、Ｇｂｉｔ級ＤＲＡＭ中電容器介質(zhì)的首選材料。（３）熱釋 電紅外探測器【２３訓(xùn)１。熱釋電效應(yīng)是指晶體由于溫度變化而產(chǎn)生電極化的現(xiàn)象，它在工程 技術(shù)領(lǐng)域的主要應(yīng)用是利用熱釋電材料制作熱釋電探測器和熱釋電攝相管。在這種應(yīng)用 中，熱釋電敏感元件將熱輻射信號轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘栞敵觥Ｅc傳統(tǒng)的紅外探測器相比，熱釋 電紅外探測器具有明顯的優(yōu)點(diǎn)：能在室溫下工作，不需要致冷；具有廣譜效應(yīng)。（４） Ｈ２探測器【４２刪。Ｈ２探測器是最近幾年發(fā)現(xiàn)的新應(yīng)用。其工作原理是：在Ｈ２和空氣環(huán)境 中，Ｐｄ／（ＢａＳｒ）Ｔｉ０３／Ｐｔ電容器的＾瞞性發(fā)生改變。 |