铁电铌酸锶钡SBN薄膜电光性能的研究

《铁电铌酸锶钡SBN薄膜电光性能的研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、浙江大学硕士学位论文铁电铌酸锶钡（SBN）薄膜电光性能的研究姓名：康祥喆申请学位级别：硕士专业：测试计量技术与仪器指导教师：叶辉20060508浙江大学硕{‘学位论文摘要为满足现代光通信、光信息处理等领域的需要，光电子器件正向着小世化、集成化发展。铁电铌酸锶钡(sBN)材料以其优良的介电、压电、热释电、电光以及光折变性能广泛地应用于电光调制器、热释电红外探测器、全息成像存储器等集成光电器件中，尤其是其优良的电光性能正受到人们越来越多的重视。SBN具有广阔的应用前景，因此对于这种材料的制备及性能表征己成为薄膜光电子学的主要研究内容之一。本文从理论上和实验上研究了sBN薄膜的线

2、性电光性能，建立并完善了测试和表征薄膜电光性能的系统。表征薄膜材料电光性能的重要参数是线性电光系数和半波电压，电光系数越大，半波电压越小，则该材料所制备的电光器件效率越高，越小型化，因此也更加满足集成光电子器件的要求。本文针对sBN薄膜纵向电光系数较大的特点，重点研究了其纵向电光性能。针对掺杂钾钠的铌酸锶钡(KNsBN)薄膜横向电光系数较大的特点，重点研究了其横向电光性能。基于F—P腔可调谐滤光片原理的启发，本文设计了F-P腔原理测试SBN薄膜纵向电光系数的方法。对于F—P腔模型，可以不假设纵向电光系数，13和如3之间的倍数关系，独立地求得它们的值，对于以往的方法来说是一个

3、很大的进步，根据薄膜特征矩阵法模拟后，发现在MgO厚度为0．01mm，sBN薄膜厚度为1弘m时，可以实现透射峰波长的调谐。由于薄膜制作。[艺、实验条件、测量手段限制，这种方法目前难以实现。通过对以往测量方法的总结和比较，本文最终选用并改进了简单反射法测量SBN薄膜的纵向电光系数，这种方法光路简单，实验设备的可搭建性强，不需要施加高的工作电压，但该方法的理论处理忽略了自然双折射，认为怫“月，，而且需要假设n3和，33之间的倍数关系，使其具有一定的局限性。本文详细推导了简单反射法测量SBN薄膜纵向电光系数的理论公式，针对该方法设计出两种样品结构，一种为SBN75／KsBN75，

4、si膜系，采用溶胶凝胶法(sol-Gel)镀制smq薄膜，KsBN75层通过1000。c高温处理，目的是在Si与上层的纯sBN75层之问形成缓冲层，减小衬底与sBN薄膜之间的晶格失配率，而纯sBN层的退火温度为750。c。通过x射线衍射仪(Ⅺm)分析，sBN薄膜在Si衬浙江大学硕{：学位论文底上沿C轴高度择优取向生长，测量出其纵向电光系数如3为98．44pm，v。另‘种为sBN60／LiNi02／MgO膜系，此样品为香港理工大学物理系采用脉冲激光沉积法(PLD)制得，LiNi02薄膜即能充当底电极又能保证s鼢《薄膜的取向性，测量出其纵向电光系数r驺为186．61pm，v。两

5、种样品的纵向电光系数测量值与理论值相比有一定差距，这可能与薄膜取向性、制备方法、电极材料等方向有关。但两种样品的电光系数均远远高出常用电光材料LiNb03晶体的电光系数(，c218．9pm，v)。sBN的纵向电光系数较大，但横向电光系数较小，在很大程度上限制了其使用范围，掺杂适当的离子可以有效地提高sBN的横向电光系数。本文采用s01一Gel法在MgO(001)单晶衬底上制备了符合化学计量比的完全填充型铁电KNsBN薄膜，通过x射线衍射，摇摆曲线，x射线巾扫描，原子力显微镜，扫描电子显微镜等方法研究了薄膜的微结构性能，研究发现KNsBN薄膜在Mgo单晶衬底上沿c轴外延生长，

6、随着sP含量增加，薄膜结晶的优先取向性随之减弱，表面粗糙度增加。采用Adachi双光路比较法成功地测得KNsBN薄膜的横向电光系数r5l，由于自发极化强度与介电常数的影响，bl的数值随sr2+含量增加而增大。K+，Na+的引入有效地提高了75l的值，当sP厂Ba2+=9时，751值可达到126．96p删V，比sBN60单晶的横向电光系数高2倍以上。SBN薄膜实用化的研究目前集中在薄膜的制备、性能的测试以及相关器件的研制，制备出性能优越的薄膜材料以及准确地表征材料的性能参数能够为器件设计和制作提供重要的依据。本文制备出择优取向的SBN薄膜，外延的KNSBN薄膜，论述了表征SB

7、N和KNsBN薄膜电光性能的方法，这为SBN铁电薄膜材料器件化和工业化提供了可靠的性能参数，具有非常重要的意义。关键词：sBN薄膜，KNSBN薄膜，纵向电光系数，横向电光系数，溶胶．凝胶，外延，择优取向浙江大学硕士学位论文certain1imitbecausemebirefringenceisignoredaIldtheratioofb3／r13isassumedaccordingtotheliteratures．Int

8、lisp印er，accofdingtot11esimplereflcctiontechfliq