杨 英 孙小华 李修能 侯 爽

（三峡大学 机械与材料学院，湖北 宜昌 443002）

铁电材料是集铁电、压电、热释电、电光、光折变和非线形光学等性能于一体的多功能材料［1］.由于其性质的优越性，铁电薄膜可广泛应用于微电子学、集成光学、微机械等诸多领域［2］.SrTiO3，PbTiO3，Ba－TiO3，BST和PST是铁电材料中典型的代表.由于晶体结构相似，BaTiO3，SrTiO3和PbTiO3等铁电体的性能也相似，Ba2＋，Sr2＋，Pb2＋的半径相差不大，所以3者间可以替代形成固溶体且晶体结构不发生大的畸变［3］.所以通过溶胶凝胶不仅可以制备BST和PST薄膜，还可以制备PBST薄膜.BST和PST的研究都已经取得了相当大的进展，但国内外对PBST薄膜的研究较少.

研究发现少量掺杂剂可以显著地改变铁电薄膜的介电性能.一些可以占据ABO3钙钛矿结构的B位并且充当电子受主的掺杂剂（如 Mg2＋、Ni2＋、Fe2＋、Fe3＋、Mn2＋、Co2＋、Co3＋、Al3＋、Cr3＋和 Bi3＋）已经被用来降低薄膜的介质损耗［4－7］.Mg2＋由于具有和 Ti4＋相近的离子半径，且价位比Ti4＋的价位要低，所以在掺杂时将取代钙钛矿（ABO3）结构的B位并充当电子受主掺杂剂［8－9］.

本文采用Sol－Gel工艺制备了Mg掺杂的PBST薄膜，研究了Mg掺杂PBST的晶体结构，测试了PBST薄膜的介电性能，并分析了Mg掺杂量对薄膜介电调谐性能的影响及其机理.

1 实 验

1.1 前驱体的制备

采用分析纯钛酸丁酯Ti（C4H9O）4，分析纯乙酸钡C4H6BaO4，分析纯乙酸铅C4H6PbO4·3H2O，分析纯乙酸锶Sr（CH3CO2）·1／2H2O为原料，分析纯冰乙酸C2H4O2和分析纯乙二醇甲醚C3H8O2为溶剂，分析纯乙酸镁Mg（CH3CO2）2·4H2O为掺杂剂，Mg掺杂量x＝0，2mol%，6mol%和8mol%，配制溶胶前驱体.

首先，按照（Ba0.5Sr0.5）0.85Pb0.15TiO3公式的组分比例称取纯乙酸铅、乙酸锶和乙酸钡，溶于热的冰乙酸和水中，并搅拌一段时间至全部溶化；……