第一章 绪论

1.1引言

近年来，铁电薄膜由于其在存储器、光电器件等领域的潜在应用，而得到广泛研究与极大关注^[1]。在新一代非挥发性铁电随机存储器中，使用最多的铁电薄膜材料是PZT，但其因为其抗疲劳性不佳且污染环境，阻碍了铁电存储器的商品化进程。在众多无铅反铁电陶瓷体系中，BNT-ST基体系因为在特定的组分和温度范围内具有反铁电性，在高储能密度大功率电容器的应用上有很大的研究前景。

目前，铁电薄膜的制备方法主要有溶胶-凝胶法(Sol-Gel)法、金属相有机化学沉积(MOCVD)法、脉冲激光沉积(PLD)法、射频磁控溅射(RF-Sputtering)法四种。^[2]其中，溶胶凝胶法设备简单，价格低廉，且能精确控制组分，大面积均匀成膜。由于它的热处理温度低，与半导体集成电路工艺兼容性好，容易把铁电薄膜与半导体器件集成在同一芯片上，以提高整个红外焦平面数组的可靠性并减小体积。

1.2溶胶凝胶法

1.2.1原理

溶胶-凝胶法制备过程大体上包括以下几个步骤^[3]：

(1)金属离子以醇盐或其它金属有机盐形式溶解在合适的醇溶剂中，或以金属无机盐形式溶解在水溶剂中形成溶胶。

(2)经过凝胶化措施，液态的溶胶转变成半刚性的固态凝胶。对于不同的体系，这个过程可以采取多种不同的方法， 得到胶体凝胶或聚合凝胶。胶体凝胶系统中，凝胶化受溶胶中胶体成分之间的静电或空间作用控制，而聚合凝胶的形成决定于化学反应，包括水解、缩合和聚合反应的相对速率和速度。

(3)凝胶化之后，除去溶剂等有机物达到致密化，制备膜材料时，必须小心避免溶剂蒸发形成的大应力集中，并分解掉会引起裂纹和鼓胀的所有剩余有机物质。