钛酸铋(Bi4Ti3O12)是具有钙钛矿结构的铁电材料,它在铁电、介电等方面的性能十分优良,因此经常被广泛应用于军事、航空、微电子等领域。比如可以用钛酸铋薄膜来制作微型电容器、灵敏探测器等。本文主要是利用溶胶-凝胶法(Sol-Gel)来制备具有缓冲层结构的钛酸铋叠层薄膜,并探讨由于引入镍酸镧薄膜作为缓冲层对钛酸铋薄膜性能的影响。在制备样品的过程中,首先用匀胶机在单晶硅片上旋镀镍酸镧薄膜,然后在烧制好的镍酸镧薄膜上用同样的方法旋镀钛酸铋薄膜,从而制备出具有叠层结构的LaNiO3/Bi4Ti3O12薄膜。整个论文围绕三个方面进行阐述,具体如下:　　 第一,探讨利用溶胶-凝胶法制备叠层钛酸铋薄膜的最佳工艺技术,主要是根据在实验过程中所出现的问题对该技术进行最优化处理。比如,在镀膜的过程中,通过观察所表现出的各种物理特征,及时的调整工艺参数,从而保证在不同的环境下都能够制备出具有高质量的铁电薄膜。　　 第二,对采用此方法所制备出来的薄膜样品进行微观结构的测试分析。一方面,通过X′Pert PRO型X-射线衍射仪对薄膜样品进行测试,并根据样品的衍射图谱所反映出来的信息,分析退火温度对薄膜内部晶粒生长趋势的影响。另一个方面,利用场发射扫描电子显微镜(JSM-6700F型)对薄膜样品内部晶粒的微观形貌及其薄膜的厚度进行测量分析。通过观察显微图像发现,样品中晶粒的尺寸随着退火温度的增加出现逐渐长大的趋势。同时综合两方面的测试结果可以得出,镍酸镧薄膜的引入在某种程度上改变了钛酸铋晶粒生长的取向特性,并在一定程度上降低了钛酸铋薄膜与单晶硅衬底的晶格失配度,从而有效的减少了薄膜中的热应力和残余应力,在很大程度上缓解了制备薄膜样品容易出现裂纹的问题。　　 第三,对采用此方法所制备出来的薄膜样品进行一些铁电和介电性能方面的测试分析。在此,我们选用经过700℃环境下退火处理所获得的薄膜样品作为测试对象,把它制作成平行板结构的电容器,然后对其进行介电频响特性和电滞回线等性能的测试,并根据所测得的数据分析了薄膜样品的介质损耗情况、剩余极化与退火温度之间的关系。通过对样品介电频响特性测量的数据可以看出,在4KHZ低频状态下薄膜的介电损耗比较大,也就是说在4KHZ前后出现了介电损耗先急剧的增加后又很快减小的介电驰豫。对电滞回线进行分析可以知道,此薄膜样品的回线矩形度良好,在测试电压为6kv/cm2的时候,薄膜的剩余极化的值保持在8.9μc/cm2左右,薄膜的矫顽场电压大约保持在1.9V。同时还根据测试的结果分析了退火温度的变化对薄膜的剩余极化强度和矫顽场的影响。