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鈦酸鍶鋇特能特點展示 |
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| 鈦酸鍶鋇材料的特點與應用 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、熱釋電系數(shù)高、介電非線性強等眾多優(yōu)點，被認為是在微電子集成器件領域中具有 廣泛應用前景的材料【卜５１，可應用于高密度動態(tài)隨機存儲器（ＤＲＡＭ），去耦電容器，移相器，紅外熱釋電探測器，壓電微制動器等方面。 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。當材料工作在居里溫度以上時，材料呈順電相；當工作在居里溫度以下時，材料呈鐵電相。 ＢＳＴ是一種典型的鈣鈦礦結構材料，從結構上可以看成是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。 鈣鈦礦結構可用簡立方品格柬描寫，每個格點代表圖１－ｌ所示的一個結構基元。 鈣鈦礦結構的一個結構基元頂角為較大的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。整個晶體可看成由氧八面體共頂點聯(lián)結而 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個四重軸、４個三重軸和６個二重軸。 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動。Ｂ離子偏離中心的位移通常沿這三個高對稱 性方向之一，故白發(fā)極化也是沿這三個方向之一。 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，整個晶體無自發(fā)極化。各個鐵電相都可以認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用相關的材料特征主要有： （１）熱釋電材料對其溫度變化響應，而不是對溫度本身響應； （２）具有廣譜效應，因而可用光學濾波器可設計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突出的優(yōu)勢。 如前所述，ＢＳＴ材料由于Ｔｃ可調，且具有良好的鐵電性、壓電性、熱釋電性、電光 及非線性光學特性等，可廣泛應用于微電子學、光電子學、集成光學和微電子機械系統(tǒng) 等領域，是目前高新技術研究的前沿和熱點之一。ＢＳＴ材料可應用的領域有：（１）介 質移相器【１７－２０１。移相器主要有鐵氧體移相器、ＰＩＮＺ．極管移相器、介質移相器三大類。 與其他兩類移相器相比，介質移相器具有響應速度快、插入損耗小、工作溫區(qū)寬、功耗 第一章緒論小、質量輕、生產成本低等優(yōu)點。而ＢｓＴ材料能在移相器所要求的介電可調性高和損耗 低這兩個方面顯示出突出的優(yōu)勢。（２）動態(tài)隨機存儲器（ＤＲＡＭ）【２１２２１。動態(tài)隨機存儲器 在計算機的大量應用，是在集成電路的硅平面工藝基礎上發(fā)展起來的。由于ＢＳＴ材料具 有良好的化學穩(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中電容器介質的首選材料。（３）熱釋 電紅外探測器【２３訓１。熱釋電效應是指晶體由于溫度變化而產生電極化的現(xiàn)象，它在工程 技術領域的主要應用是利用熱釋電材料制作熱釋電探測器和熱釋電攝相管。在這種應用 中，熱釋電敏感元件將熱輻射信號轉變?yōu)殡娦盘栞敵�。與傳統(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：能在室溫下工作，不需要致冷；具有廣譜效應。（４） Ｈ２探測器【４２刪。Ｈ２探測器是最近幾年發(fā)現(xiàn)的新應用。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。 |