本发明专利技术公开了一种高调谐埋入式插指电极BMN/BST双层薄膜电容器，首先在清洗好的基底上采用溶胶-凝胶法沉积BMN薄膜，再在BMN薄膜上采用光刻技术结合磁控溅射工艺制备插指电极，再在制备有插指电极的BMN薄膜上沉积BST薄膜，制得埋入式插指电极BMN/BST双层薄膜；再将该双层薄膜在于50-750℃退火，并通过刻蚀法将插指电极引脚露出，制得BMN/BST双层薄膜电容器。本发明专利技术通过BST与BMN薄膜复合从而降低了薄膜介电损耗，提升了薄膜的综合性能，采用埋入式插指电极结构，提高了器件的调谐率。
【技术实现步骤摘要】
高调谐埋入式插指电极BMN/BST双层薄膜电容器
[〇〇〇1] 本专利技术属于电子信息材料与元器件领域，特别涉及一种用于微波调谐元器件的高 调谐埋入式插指电极BMN/BST双层薄膜电容器。
技术介绍
现代无线通信市场日益多元化，手机网络，个人区域网络（PAN)、无线局域网 (WLAN)共存。为实现无缝漫游，需要可重构智能设备兼容各种通信标准。因此，体积小、 低成本的可调器件在多波段与多模标准的智能RF应用中的作用越来越重要。基于可调谐 介质材料的可调射RF器件技术因其高可调性，小尺寸和低成本而成为智能RF应用中的一 种可行的解决方案。为实现各种可重构器件，多种电场可调介质材料（如铁电材料、压电材 料）已经应用于作为可重构器件基本单元的可调电容器中。 介电可调RF电容器因其可调谐性高、体积小和成本低，作为可重构设备智能射 频应用的基本单元而引起广泛关注；对其研究集中在介电可调电容器材料方面。钛酸锶 钡（B ai_xSrxTi03，BST)基材料是目前研究最广泛的一类介电可调介质材料。BST基薄膜 材料的特点是介电调谐率高，但存在其介电损耗大的缺点，限制了其应用范围。铌酸铋镁 (Bh. 5MgNV 507, BMN)介质材料同样具有介电可调性，且其介电损耗比BST低。BMN薄膜介电 损耗小，介电常数适中，良好的温度稳定性，是一种非常有前途的新型微波介电可调材料。 但与BST基材料相比，其调谐率相对较小，同样不利于实际应用。 本专利技术综合两种薄膜材料的优点，采用双层复合薄膜结构，通过在薄膜与衬底间 增加一层BMN缓冲层从而改善BST薄膜的生长特性和降低薄膜的漏电流和介电损耗，提升 了薄膜的综合性能；采用埋入式插指电极结构，使调谐率得到极大的提高。
技术实现思路
本专利技术的目的，在于克服现有的BST基薄膜材料介电损耗大及BMN薄膜调谐率相 对较小的缺点，提供一种高调谐埋入式插指电极BMN/BST双层薄膜电容器。 本专利技术通过如下技术方案予以实现。 -种高调谐埋入式插指电极BMN/BST双层薄膜电容器，包括基底，其特征在于，所 述基底（1)的上面依次设置有铌酸铋镁介质层（2)、插指电极（3)和钛酸锶钡介质层（4); 该高调谐埋入式插指电极BMN/BST双层薄膜电容器的制备方法，其步骤如下： (1)清洗基底 采用去离子水超声清洗lOmin、丙酮超声清洗lOmin、酒精超声清洗lOmin、再去离 子水超声清洗lOmin的工艺过程对基底进行清洗，清洗后迅速将基底吹干； (2)制备BMN即铌酸铋镁介质薄膜层 在步骤（1)清洗好的基底上采用溶胶-凝胶法沉积一层铌酸铋镁介质薄膜；铌酸 铋镁介质薄膜的厚度为200nm ; ⑶制备插指电极 在步骤（2)所制备的铌酸铋镁介质薄膜上采用光刻技术结合磁控溅射工艺制备 插指电极，插指电极采用Au/Ti结构，其中Ti作为缓冲层，电极厚度为200nm ; (4)制备BST即钛酸锶钡介质薄膜层[〇〇16] 在步骤（3)制备有插指电极的铌酸铋镁薄膜上采用溶胶-凝胶法沉积一层钛酸锶 钡介质薄膜，将插指电极埋入钛酸锶钡介质薄膜中，制得埋入式插指电极BMN/BST双层薄 膜；钛酸锶钡介质薄膜的厚度为300nm ; (5)将步骤（4)制备好的埋入式插指电极BMN/BST双层薄膜在550-750°C下退火， 使介质薄膜层结晶； (6)通过刻蚀法将步骤（5)的插指电极引脚露出，制得高调谐埋入式插指电极 BMN/BST双层薄膜电容器。 所述步骤⑴的基底⑴为单晶娃基底。 所述步骤（3)制备插指电极的工艺流程为：基底预处理一涂覆光刻胶一前烘一曝 光、显影一后烘一溅射金属电极一剥离。 所述步骤（4)的退火温度为750°C。 本专利技术提供的埋入式插指电极BMN/BST双层薄膜电容器，通过BST与BMN薄膜复 合从而降低了薄膜介电损耗，提升了薄膜的综合性能，采用埋入式插指电极结构，提高了器 件的调谐率。 【附图说明】 图1是本专利技术埋入式插指电极BMN/BST双层薄膜电容器的结构示意图。 附图标记如下： 1-基底 2-铌酸铋镁介质薄膜层 3-插指电极4-钛酸锶钡介质薄膜层 【具体实施方式】 本专利技术所用原料均为市售分析纯原料，下面通过具体实施例对本专利技术做进一步描 述。 图1是本专利技术埋入式插指电极BMN/BST双层薄膜电容器的结构示意图，如图所示， 基底1的上面依次设置有铌酸铋镁介质薄膜层2、插指电极3和钛酸锶钡介质薄膜层4。 本专利技术制备方法如下： ( -）清洗基底 采用去离子水超声清洗lOmin、丙酮超声清洗lOmin、酒精超声清洗lOmin、再去离 子水超声清洗lOmin的工艺过程对基底进行清洗，清洗结束后迅速将基底吹干。所述基底 为单晶娃基底。 (二）制备BMN即铌酸铋镁介质薄膜层 在步骤（一）清洗好的基底上采用溶胶-凝胶（Sol-Gel)法沉积一层铌酸铋镁介 质薄膜； 溶胶-凝胶法（Sol-Gel)制备铌酸铋镁介质薄膜层，步骤如下： (1)制备铌酸铋镁前驱体溶胶 ①配制铌-柠檬酸水溶液 (a)将五氧化二铌粉体加入氢氟酸中，水浴加热至其全部溶解，其中Nb20 5与HF的 摩尔比为1:10 ; (b)向步骤（a)溶液中加入氨水，中和生成铌酸沉淀； (c)抽滤洗涤步骤（b)所得铌酸沉淀，去除F-与NH4+ ; (d)将步骤（c)所得铌酸沉淀加入柠檬酸水溶液中，磁力搅拌使柠檬酸完全溶解； 得到铌-柠檬酸水溶液，其中五氧化二铌与柠檬酸的摩尔比为1:4?1:6 ; (e)将步骤（d)所得铌-柠檬酸水溶液经60°C磁力搅拌加热至水分挥发完全，得 到稳定的铌-柠檬酸溶液； ②按的化学计量比称取五水硝酸铋、碳酸镁，加入步骤①铌的柠檬 酸水溶液中，加热搅拌得到铌酸铋镁溶胶；[〇〇43] ③向步骤②制得铌酸铋镁溶胶中加入甲醇做稀释剂，加热搅拌得到所需要的铌酸 铋镁前驱体溶胶； ④将步骤③配置的铌酸铋镁前躯体溶胶滴在基底上，用台式匀胶机匀胶，使溶胶 均匀地涂覆在基底上，然后在500°C下热处理，去除有机物；重复旋涂-热处理过程，直至薄 膜厚度达到50-300nm，制得铌酸铋镁介质薄膜层。 (三）制备插指电极 在步骤（二）所制备的铌酸铋镁介质薄膜上采用光刻技术结合磁控溅射工艺制备 插指电极，插指电极采用Au/Ti结构，其中Ti作为缓冲层，电极厚度约为200nm。 制备插指电极的工艺流程为：基底预处理一涂覆光刻胶一前烘一曝光、显影一后 烘一溅射金属电极一剥离。 插指电极的形状如图1(3)所示。 (四）制备BST即钛酸锶钡介质薄膜层[〇〇5〇] 在步骤（三）制备有插指电极的铌酸铋镁介质薄膜上，采用溶胶-凝胶（Sol-Gel) 法沉积一层钛酸锶钡介质薄膜，将插指电极埋入钛酸锶钡介质薄膜中，制得钛酸锶钡介质 薄膜层； 溶胶-凝胶（Sol-Gel)法制备钛酸锶钡介质薄膜层，步骤如下： (1)制备钛酸锶钡前驱体溶胶 ①配制钛-柠檬酸-乙二醇溶液 (a)根据钛酸锶钡的化学计量比称取二氧化钛粉体，将二氧化钛放入氢氟酸中，水 浴加热至其全部溶解； (b)向步骤（a)的溶液中加入氨水，中和反应生成偏钛酸沉淀； (c)抽滤、洗涤步骤（b)所得偏钛酸沉淀，然后将偏钛酸加入硝酸中，磁力搅拌至 沉淀完全溶解，得到硝酸钛溶液；其中偏钛酸与硝酸的摩尔比本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种高调谐埋入式插指电极BMN/BST双层薄膜电容器，包括基底，其特征在于，所述基底(1)的上面依次设置有铌酸铋镁介质层(2)、插指电极(3)和钛酸锶钡介质层(4)；该高调谐埋入式插指电极BMN/BST双层薄膜电容器的制备方法，其步骤如下：(1)清洗基底采用去离子水超声清洗10min、丙酮超声清洗10min、酒精超声清洗10min、再去离子水超声清洗10min的工艺过程对基底进行清洗，清洗后迅速将基底吹干；(2)制备BMN即铌酸铋镁介质薄膜层在步骤(1)清洗好的基底上采用溶胶‑凝胶法沉积一层铌酸铋镁介质薄膜；铌酸铋镁介质薄膜的厚度为200nm；(3)制备插指电极在步骤(2)所制备的铌酸铋镁介质薄膜上采用光刻技术结合磁控溅射工艺制备插指电极，插指电极采用Au/Ti结构，其中Ti作为缓冲层，电极厚度为200nm；(4)制备BST即钛酸锶钡介质薄膜层在步骤(3)制备有插指电极的铌酸铋镁薄膜上采用溶胶‑凝胶法沉积一层钛酸锶钡介质薄膜，将插指电极埋入钛酸锶钡介质薄膜中，制得埋入式插指电极BMN/BST双层薄膜；钛酸锶钡介质薄膜的厚度为300nm；(5)将步骤(4)制备好的埋入式插指电极BMN/BST双层薄膜在550‑750℃下退火，使介质薄膜层结晶；(6)通过刻蚀法将步骤(5)的插指电极引脚露出，制得高调谐埋入式插指电极BMN/BST双层薄膜电容器。...
【技术特征摘要】
1. 一种高调谐埋入式插指电极BMN/BST双层薄膜电容器，包括基底，其特征在于，所述 基底（1)的上面依次设置有铌酸铋镁介质层（2)、插指电极（3)和钛酸锶钡介质层（4); 该高调谐埋入式插指电极BMN/BST双层薄膜电容器的制备方法，其步骤如下： (1) 清洗基底 采用去离子水超声清洗lOmin、丙酮超声清洗lOmin、酒精超声清洗lOmin、再去离子水 超声清洗lOmin的工艺过程对基底进行清洗，清洗后迅速将基底吹干； (2) 制备BMN即铌酸铋镁介质薄膜层 在步骤（1)清洗好的基底上采用溶胶-凝胶法沉积一层铌酸铋镁介质薄膜；铌酸铋镁 介质薄膜的厚度为200nm ; (3) 制备插指电极 在步骤（2)所制备的铌酸铋镁介质薄膜上采用光刻技术结合磁控溅射工艺制备插指 电极，插指电极采用Au/Ti结构，其中Ti作为缓冲层，电极厚度为200nm ; (4) 制备BST即钛酸锶钡介质薄膜层 在步骤（3)制备有插指电极的铌酸铋...
【专利技术属性】
技术研发人员：李玲霞，董和磊，于仕辉，金雨馨，许丹，
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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