张宪贵*, 杨文华，李佳欣，郭栩利

（河北农业大学渤海学院，沧州 河北 061100）

铁电薄膜作为一种重要的多功能材料，在信息存储、微机电系统和微波调谐等领域都具有十分重要的应用前景[1，2]。Ba1-xSrxTiO3外延薄膜具有高的介电常数、低的介电损耗和大的调谐率是理想的微波用铁电材料。一般来说，许多因素如薄膜厚度、衬底类型、微观结构、内应力/应变等都会影响外延薄膜的铁电和介电性能[3，4]，其中通过控制生长厚度来实现薄膜性能的优化和剪裁尤其是调谐率对微波器件非常重要。

目前，实验和理论已均取得显著进展，如Carlson等[5]对生长在LaAlO3衬底上外延Ba0.6Sr0.4TiO3（BST 60/40）薄膜进行氧气氛后退火处理，使调谐率从36%提高至52%，这归因于氧气氛降低了薄膜中的残余应力；Chang等[6]借助脉冲激光沉积法在(001) MgO和LaAlO3衬底上预先沉积5 nm非晶缓冲层来实现BST 50/50薄膜的外延生长，使调谐率增至约75%；Ban等[7]利用Landau-Devonshire唯象理论计算了不同类型单晶立方衬底和薄膜厚度对外延Ba0.5Sr0.5TiO3（BST 50/50）薄膜相图、介电性能和调谐率的影响，结果表明在顺电与铁电相界处可获得最大调谐率；Zhu等[8]探究了正交衬底上单畴BST 60/40薄膜相变和介电性能，也发现介电常数和调谐率最大值均出现在相界处。

尽管上述理论已取得突破，但不难发现所有计算均为一维稳态研究且未考虑退极化场的影响。事实上，正是铁电畴的极化翻转诱导了非线性介电行为，而铁电畴翻转需要在外加交流电场驱动下实现。因此，研究外加交流电场下厚度对BST薄膜铁电和介电性能的影响具有十分重要的意义。……