1. 研究目的与意义（文献综述）

铁电材料具有介电性、压电性、热释电性、铁电性等重要特性，可制作热释电探测器、表面波器件、动态随机存取存储器、铁电随机存取存储器、移相器、压控滤波器等多种器件。同时微电子、光电子等提出了小型化、轻量化、集成化的要求，因此铁电薄膜发展成为了目前高新技术研究的前沿和热点之一。目前，铁电薄膜的应用领域主要还是运用含pb材料，如 pb(zr_xti_1-x)o₃(pzt) 。pzt薄膜材料拥有较大的介电常数和剩余极化强度大，薄膜的制备温度低，已广泛用于微波设备，电容，铁电存储器等；但其矫顽场大，抗疲劳性能差，影响了器件的使用时长和可靠性，并且在使用和制备过程中铅的存在对人与自然环境有负面影响。正因为如此，对于无铅铁电薄膜材料的研究具有重要意义。

bao-tio₂体系无铅铁电薄膜的研究中，batio₃及其一系列掺杂复合薄膜研究较为全面，体系中另一化合物bati₂o₅作为一种新型无铅铁电材料，由于其介电常数高，居里温度高和优异的铁电性能和压电性能在近年来受到广泛关注。2003年kimura等人首次修正了bati₂o₅的晶体结构为c2空间群，从理论上证明了bati₂o₅具有铁电性。c2空间群为非对称性的，其中一个ti原子沿b轴产生了位移，即沿b轴存在自发极化。研究表明，单晶bati₂o₅在居里温度tc~450℃条件下可呈现铁电性质，且平行结晶学b轴方向上介电常数可达20000-30000，对于bati₂o₅铁电材料的高居里点和高介电常数，对于制备高温设备器件，具有较大的研究价值。

相比于制备bati₂o₅单晶或陶瓷，薄膜的制备成本和工艺选择方面更具优势，且薄膜材料更符合器件制备要求、应用领域更广。目前国内外在研究铁电薄膜时使用较多的方法为溶胶-凝胶法、脉冲激光沉积法和磁控溅射法。

2. 研究的基本内容与方案

2.1 基本内容

材料制备：采用溶胶凝胶法制备bati₂o₅前驱体溶胶，使用匀胶机旋涂制备薄膜材料，最后热处理形成致密性高、性能良好的bati₂o₅薄膜；在此基础上研究ca、fe、nb掺杂对bati₂o₅薄膜的结构和性能的影响。

材料表征：对掺杂钙、铁、铌的bati₂o₅薄膜材料进行结构表征和电化学性能测试，利用xrd、sem、afm、raman、high-precision lcr meter、ferroelectric tester等测试手段进行表征，获得其对性能的影响规律。

3. 研究计划与安排

第1-3周：查阅相关文献资料，完成英文翻译。明确研究内容，了解研究所需原料、仪器和设备。确定技术方案，并完成开题报告。

第4-7周：按照设计方案，制备bati₂o₅薄膜材料及掺杂bati₂o₅薄膜。

第8-12周：利用xrd、sem、afm、raman、high-precision lcr meter、ferroelectric tester等测试手段对所制备的bati₂o₅薄膜材料进行物相、结构和性能表征。

4. 参考文献（12篇以上）

[1]. teiichi kimura, takashi goto, hisanori yamane, et al., a ferroelectric barium titanate, bati2o5[j], acta crystallogr. sect. c. cryst. struct. commun. 59 (12) (2003), i128-i130.

[2]. chikako moriyosh, yoshihiro kuroiwa, et al. site-selective calcium substitution in bati2o5: effect on the crystal structure and the ferroelectric phase transition[j]. journal of the physical society of japan 81 (2012) 014706.

[3]. yaxiong wu, ying dai, et al. diffuse phase transition of sol-gel deposited bafexti2-xo5 thin films[j]. journal of alloys and compounds 727 (2017) 370-374.