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摘要:为了进一步减小芯片用嵌入式电容的体积,实现电容器的薄型化与小型化,采用溶胶-凝胶法在可热解衬底上制备了无衬底BaTiO 3薄膜,实现了薄膜的剥离与转移,并利用XRD、SEM及AFM研究了不同退火条件下BaTiO 3薄膜的晶相结构及表面形貌,利用阻抗分析仪测试了BaTiO 3薄膜的介电性能.结果表明:BaTiO 3薄膜在800℃退火处理后呈现出立方相钙钛矿结构,且薄膜晶体结构致密,基本无裂纹,室温下(1 kHz)测量其介电常数为245,介电损耗为0.057.无衬底BaTiO 3薄膜的制备可大大降低薄膜电容器的体积,且不会损害其介电性能,为制备嵌入式薄膜电容器提供了一种新方法.
[硕士论文] 李瑾瑾
材料工程 桂林电子科技大学 2017(学位年度)
摘要:BaTiO3基陶瓷薄膜电容器因其比容量大、介质损耗小、使用温度较高及电容温度系数选择范围大等优势而得到广泛地应用。随着电子技术的发展,芯片集成度大幅度提升,使得表面贴装的空间受到很大的限制。而传统的薄膜电容器都由功能薄膜和起支撑作用的基底组成,为了适应电子产品小型化与薄型化的需求,芯片用嵌入式电容的问题亟待解决。
  为了解决这一问题,本文创新性地提出了利用可热解衬底来制备无衬底薄膜的解决方案,即在衬底与薄膜之间增加一层有机材料作为牺牲层,并在薄膜退火的同时将有机层烧掉,实现薄膜或器件从衬底的剥离。分别选取了三种有机材料作为牺牲层,采用溶胶-凝胶(Sol-gel)法制备了BaTiO3薄膜,对它们的剥离效果、薄膜的晶体结构、形貌及电学性能进行了研究。主要结论如下:
  (1)制备了不同浓度的透明稳定的BaTiO3溶胶,确定了溶胶的优化配方,并研究了浓度、PH值、络合剂对BaTiO3溶胶稳定性的影响,研究表明:随着溶胶浓度的增大,其稳定性变差;当PH≈6时,溶胶稳定性最好;络合剂的加入改善了溶胶的稳定性,将溶胶保存时间延长了2倍。
  (2)利用E51型环氧树脂作为牺牲层材料,通过旋涂在石英玻璃上先后制备了环氧树脂牺牲层与BaTiO3薄膜,将薄膜在800℃进行退火处理,结果发现:环氧树脂层在退火过程中被完全烧掉且BaTiO3薄膜保持了正常的结构与形貌,然而BaTiO3薄膜仍然依附在石英玻璃衬底上,无法实现剥离;
  (3)在有机玻璃板(PMMA)上制备了BaTiO3薄膜,并在800℃温度下退火,PMMA经热分解被去除,结果发现薄膜虽然能够从PMMA上剥离下来,但是其结构与形貌被严重破坏,碎裂为分散堆积、结构疏松的BaTiO3粉体;
  (4)采用PVB树脂作为牺牲层材料,并将衬底更换为PET硅油膜,在硅油液相衬底上分别制备了PVB薄膜和BaTiO3薄膜,干燥后将BaTiO3/PVB薄膜揭下并转移至石英玻璃衬底进行烧结。结果发现薄膜成功实现了剥离并保持了良好的结构与形貌。在800℃退火后的BaTiO3薄膜为立方相结构,表面颗粒大小均匀且排列致密,剥离下的薄膜厚度为500nm,晶粒平均尺寸为60nm,表面粗糙度7.16。室温下测得其介电常数与损耗分别为245和0.06,漏电流密度<1.5×10-7A/cm2。
摘要:采用水热合成技术,在220℃的水热温度下反应12h,并经900℃煅烧,制备了SEM粒径为(100±10)nm、主晶相为α-堇青石、比表面积为11.2 m2/g的ZrO2掺杂Mg2A14Si5O18微晶玻璃粉体.研究了反应浓度与形貌、粒径大小之间的关系,探讨了ZrO2掺杂量和烧结工艺对堇青石微晶玻璃性能的影响,试验结果表明:适量的ZrO2掺杂量有利于获得α-堇青石,并促进析晶,当ZrO2掺杂量为3%、热处理工艺为900℃/2 h时,获得了热膨胀系数为4.6×10-6 K-1、软化温度为818℃的微晶玻璃,可满足4J29合金的封装,并表现出理想的封装性能.
摘要:采用激光刻蚀实现了BaTiO3薄膜上溅射Ag金属薄膜电极的图案化,并对激光刻蚀功率、激光刻蚀线间距以及点间距对图案微槽深度、刻蚀边缘整齐度和对底层BaTiO3的影响进行了研究.结果表明,图案刻蚀边缘整齐度随刻蚀功率先增大后减小,激光刻蚀功率为12 W时达到最优值,薄膜电极图案随刻蚀线间距以及点间距减小而刻蚀更加充分,在刻蚀线间距以及点间距达到0.03 mm时可以获得具有理想刻蚀精度的图案,且对BaTiO3薄膜未造成损伤,为MLCC等薄膜电容器的低成本快速制备提供了一种新的思路.
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