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二钛酸钡(BaTi2O5),作为一种新型的无铅铁电材料,具有铁电、压电、热释电、电光、声光以及非线性光学等效应,在微电子和光电子等技术领域显示出十分重要的潜在应用的前景。过小的极化值是阻碍其实际应用的重要原因,人们通过元素掺杂改善了BaTi2O5陶瓷的铁电性能。为了满足器件微型化的发展趋势,制备元素掺杂取代的BaTi2O5薄膜并研究其性能是必须的。在本工作中,我们利用sol-gel法在Pt/Ti/SiO2/Si衬底上制备了Zr掺杂BaTi2O5(BaZrxTi2-xO5,x=0-0.04,BZT)薄膜,重点研究了制备工艺、Zr含量以及Zr成分梯度结构对BaTi2O5薄膜的结构、介电和铁电性能的影响,取得了一定的创新性成果和结论。首先,配制出BZT的前驱体溶液,然后通过烧结其前驱体溶液得到BZT粉末。由物相结构分析发现：随着Zr含量的增加,晶格常数沿a,b和c轴都呈现增大的趋势。其次,利用sol-gel法在Pt/Ti/SiO2/Si衬底上制备了BaTi2O5薄膜。在700℃退火时,已经形成了BaTi2O5相；随着退火温度的上升,晶粒逐渐长大；当退火温度升至900℃以上时, BaTi2O5薄膜中出现了Ba6Ti17O40杂相。在800℃退火处理的BaTi2O5薄膜具有较好的铁电性能(外加电场E=636kV cm-1,剩余极化值2P,=1.12μC cm-2)和介电性能(1MHz,介电常数εr和介电损耗tanδ分别为55和0.063)。然后,利用sol-gel法在Pt/Ti/SiO2/Si衬底上制备了BZT薄膜。随着Zr含量的增加,BZT薄膜的结晶性能变差；在x=0.02时,BZT薄膜的介电常数达到最大值53(1MHz)；在x=0.01时,BZT薄膜的2Pr达到最大值1.37μC cm-2(E=636kV cm-1)。以上结果说明：适量的Zr掺杂可以改善BaTi2O5薄膜的介电性能和铁电性能。最后,利用sol-gel法在Pt/Ti/SiO2/Si衬底上制备了成分梯度BZT薄膜,成分梯度结构有效地提高了BZT薄膜的介电和铁电性能。上梯度BZT薄膜具有较好的介电性能(1MHz,εr=75)和铁电性能(E=200kV cm-1,2Pr=0.66μC cm-2)。