本发明专利技术公开了一种柔性BMN薄膜压控变容管的制备方法，首先采用固相烧结法制备BMN即Bi1.5MgNb1.5O7靶材和ZnO靶材，以铜箔为衬底，利用磁控溅射沉积技术，使用Ar作为溅射气体，在铜箔上进行沉积得到厚度为30～60nm的ZnO薄膜，再沉积得到厚度为150-300nm的Bi1.5MgNb1.5O7薄膜，再利用掩膜版在Bi1.5MgNb1.5O7薄膜上面制备金属电极，制得柔性BMN薄膜压控变容管。本发明专利技术压控变容管的调谐率适中(≥25％，测试频率为1MHz)，且器件稳定性好，为通讯和柔性电子设备的开发和应用提供了优良的电子元器件基础。
【技术实现步骤摘要】
一种柔性BMN薄膜压控变容管的制备方法
本专利技术属于电子信息材料与元器件领域，特别涉及一种柔性Bi1.^gNb1.507即BMN薄膜压控变容管的制备方法。
技术介绍
随着雷达、卫星、通讯等技术的发展，相控阵天线的应用日益广泛。微波移相器作为相控阵天线的核心部件，其性能直接决定着发射/接收组件的工作频段、响应速度、插入损耗、功率、体积等重要技术指标。传统的铁氧体移相器和半导体PIN二极管移相器由于自身的缺陷，无法满足日益发展的技术要求。采用介电薄膜的移相器具有成本低、速度快、精度高、体积小等特点，还具有高的介电常数和显著的介电非线性，成为近年国际上的一个研究热点。Bi1.5MgNbL 507材料因具有优良的介电性能，被应用于制备和研究传统压控变容管。在测试频率为1MHz，在偏置电场强度为1.6MV/cm时，制备在Pt电极上的Bih5MgNbh5O7薄膜的调谐率可达到39%。目前广泛应用的压控变容管都是在硬质材料衬底上制备的。这些硬质材料衬底一般是玻璃、硅片等。与在硬质衬底上制备的压控变容管相比，在柔性基片上制备的具有许多独特的优点.例如可挠曲、重量轻、不易破碎、易于大面积生产、便于运输等。这种薄膜可广泛应用于制造柔性微波电路。柔性微波压控变容管可望成为硬质衬底材料的更新换代产品，有更广泛的应用。由于传统的柔性衬底不能耐高温，因此我们选用了铜箔作为柔性衬底去制备压控变容管。
技术实现思路
本专利技术的目的，是在现有的压控变容管的硬质材料衬底的基础上，提供一种可挠曲、重量轻、不易破碎、易于大面积生产、便于运输的Bih5MgNbh5O7的柔性薄膜压控变容管的制作方法。本专利技术通过如下技术方案予以实现。一种柔性BMN薄膜压控变容管的制备方法，具有如下步骤:(I)采用固相烧结法制备BMN靶材和ZnO靶材:按Bk5MgNbh5O7的化学计量比，称取原料Bi203、MgO和Nb2O5,充分混合后压制成型，于 1150°C烧制 BiL5MgNbL507 即 BMN 靶材；将ZnO粉末压制成型，于1100°C烧制ZnO靶材。(2)将清洁干燥的铜箔衬底放入磁控溅射样品台上；(3)将磁控溅射系统的本底真空抽至P〈7.0X KT6Torr，然后加热衬底至500~800 0C ；(4)在步骤(3)系统中，使用Ar作为溅射气体，溅射功率为50~200W，在铜箔上进行沉积得到厚度为30~60nm的ZnO薄膜(5)步骤(4)完成后，使用Ar和O2作为溅射气体，溅射功率为50~200W，在铜箔上进行沉积得到厚度为150-300nm的Bih5MgNbh5O7薄膜；待衬底温度降至100°C以下时，取出样品；(6)步骤(5)完成后，在Bih5MgNK5O7薄膜上面利用掩膜版制备金属电极，制得柔性Bih5MgNbh5O7即BMN薄膜压控变容管。所述步骤(1)的原料纯度均在99%以上。所述步骤(2)的铜箔衬底为商用的普通铜箔。所述步骤(5)的Ar和O2的纯度均在99.99%以上，磁控溅射系统中的氧气和氩气的分压比在1/15与1/4之间。所述步骤(4)或步骤(5)通过调节工艺参数或者沉积时间控制薄膜厚度。所述步骤(6)的电极为圆形电极,直径< 0.3mm,电极厚度为100~600nm,电极材料为Pt或者Au ；电极制备方法为磁控溅射法或热蒸镀法。所制备的柔性压控变容管的调谐率> 25%，测试频率为IMHz。本专利技术的Bih5MgNV5CM^膜压控变容管，调谐率适中(≥25%，测试频率为IMHz)，且器件稳定性 好，为通讯和柔性电子设备的开发和应用提供了优良的电子元器件基础。【附图说明】图1为柔性薄膜压控变容管的介电性能(电场可调)图谱。【具体实施方式】下面结合具体实施例对本专利技术作进一步阐述，应理解，这些实施例仅用于说明本专利技术而不用于限制本专利技术的保护范围。实施例1(I)采用固相烧结法制备Bih5MgNbh5O7祀材与ZnO祀材:用电子天平按Bih5MgNbh5O7对应元素的化学计量比称取Bi203、MgO和Nb2O5,纯度均为99%。经充分混合后，在30Mpa的压力下压制成型，再置于箱式电炉中逐步升温至1150°C，并保温10小时，制得Bih5MgNbh5O7靶材；将一定量的ZnO粉末在30Mpa的压力下压制成型，再置于箱式电炉中逐步升温至IlOO0C,并保温10小时，制得ZnO靶材。(2)将铜箔经丙酮、乙醇和去离子水标准超声清洗，以N2吹干并放入磁控溅射样品台(3)将磁控溅射系统的本底真空抽至6.0X 10_6Torr，然后加热衬底，衬底温度为700。。。(4)以高纯高纯(99.99% )Ar作为溅射气体，溅射气压为lOmTorr。溅射功率为150W,沉积得到50nm后的ZnO薄膜。(5)以高纯(99.99% )Ar和O2作为溅射气体，氩气和氧气的流量比为17:3，溅射气压为IOmTorr,溅射功率为150W，进行沉积得到厚度200nm为BiuMghtlNbh5O7薄膜；通过调节工艺参数或者沉积时间来控制薄膜厚度。(6)采用孔洞直径为0.2mm的掩膜版，在Bi1.薄膜上面沉积温度为400nm的Au顶电极，制得柔性Bi1.5MgNbL 507薄膜压控变容管。图1为柔性薄膜压控变容管样品的介电性能(电场可调)图谱，可见在2MV/cm的电场下调谐率为27*%。实施例2(I)采用固相烧结法制备Bih5MgNbh5O7靶材与ZnO靶材:用电子天平按Bih5MgNbh5O7对应元素的化学计量比称取Bi203、MgO和Nb2O5,纯度均为99%。经充分混合后，在30Mpa的压力下压制成型，再置于箱式电炉中逐步升温至1150°C，并保温10小时，制得Bih5MgNbh5O7靶材；将一定量的ZnO粉末在30Mpa的压力下压制成型，再置于箱式电炉中逐步升温至IlOO0C,并保温10小时，制得ZnO靶材。(2)将铜箔经丙酮、乙醇和去离子水标准超声清洗，以N2吹干并放入磁控溅射样品台(3)将磁控溅射系统的本底真空抽至6.0X KT6Torr，然后加热衬底，衬底温度为700。。。(4)以高纯高纯(99.99% )Ar作为溅射气体，溅射气压为lOmTorr。溅射功率为150W,沉积得到50nm后的ZnO薄膜。(5)以高纯(99.99% )Ar和O2作为溅射气体，氩气和氧气的流量比为17:3，溅射气压为IOmTorr,溅射功率为150W，进行沉积得到厚度300nm为BiuMghtlNbh5O7薄膜；通过调节工艺参数或者沉积时间来控制薄膜厚度。(6)采用孔洞直径为0.2mm的掩膜版，在Bi1.薄膜上面沉积温度为400nm的Au顶电极，制得柔性Bi1.5MgNbL 507薄膜压控变容管。所制得的柔性薄膜压控变容管样品的介电性能(电场可调)在2MV/cm的电场下调谐率为25%。本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种柔性BMN薄膜压控变容管的制备方法，具有如下步骤：(1)采用固相烧结法制备BMN靶材和ZnO靶材：按Bi1.5MgNb1.5O7的化学计量比，称取原料Bi2O3、MgO和Nb2O5，充分混合后压制成型，于1150℃烧制Bi1.5MgNb1.5O7及BMN靶材；将ZnO粉末压制成型，于1100℃烧制ZnO靶材；(2)将清洁干燥的铜箔衬底放入磁控溅射样品台上；(3)将磁控溅射系统的本底真空抽至P<7.0×10‑6Torr，然后加热衬底至500～800℃；(4)在步骤(3)系统中，使用Ar作为溅射气体，溅射功率为50～200W，在铜箔上进行沉积得到厚度为30～60nm的ZnO薄膜(5)步骤(4)完成后，使用Ar和O2作为溅射气体，溅射功率为50～200W，在铜箔上进行沉积得到厚度为150‑300nm的Bi1.5MgNb1.5O7薄膜；待衬底温度降至100℃以下时，取出样品；(6)步骤(5)完成后，在Bi1.5MgNb1.5O7薄膜上面利用掩膜版制备金属电极，制得柔性Bi1.5MgNb1.5O7即BMN薄膜压控变容管。
【技术特征摘要】
1.一种柔性BMN薄膜压控变容管的制备方法，具有如下步骤: (1)采用固相烧结法制备BMN靶材和ZnO靶材: 按Bk5MgNbh5O7的化学计量比，称取原料Bi203、MgO和Nb2O5,充分混合后压制成型，于1150。。烧制 Bih5MgNbh5O7 及 BMN 靶材； 将ZnO粉末压制成型，于1100°C烧制ZnO靶材； (2)将清洁干燥的铜箔衬底放入磁控溅射样品台上； (3)将磁控溅射系统的本底真空抽至P〈7.0X 10_6Torr，然后加热衬底至500~800°C ； (4)在步骤(3)系统中，使用Ar作为溅射气体，溅射功率为50~200W，在铜箔上进行沉积得到厚度为30~60nm的ZnO薄膜 (5)步骤(4)完成后，使用Ar和O2作为溅射气体，溅射功率为50~200W，在铜箔上进行沉积得到厚度为150-300nm的Bih5MgNbh5O7薄膜；待衬底温度降至100°C以下时，取出样品; (6)步骤(5)完成后，在Bih5MgNbh5O7薄膜上面利用掩膜版制备金属电极，制得柔性BiL5MgNbL507即BM...
【专利技术属性】
技术研发人员：李玲霞，于仕辉，许丹，董和磊，金雨馨，
申请(专利权)人：天津大学，
类型：发明
国别省市：天津;12
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