薄膜材料的擇優(yōu)取向

   在光電子學(xué)及其它高技術(shù)的發(fā)展中，薄膜材料占有重要的地位。鐵電薄膜具有電光效應(yīng)、非線性光學(xué)效應(yīng)、壓電效應(yīng)和熱釋電效應(yīng)等多種特性，又具有便于平面化和集成化的特點(diǎn)，因而特別受到人們的重視。現(xiàn)在廣為研究的鐵電薄膜是PbTiO₃(PT）、Pb_1-xLaTi_1-x/4 O₃(PLT)、PZT、PLZT、LiNbO_3、Bi₄Ti₃O₁₂和BaTiO_3。制備方法有電子束蒸鍍、離子束濺射、射頻磁控濺射、射頻二極濺射、金屬有機(jī)化學(xué)氣相淀積和金屬有機(jī)熱分解法等。

   為了充分發(fā)掘鐵電薄膜的功能，希望薄膜是單晶或是晶粒擇優(yōu)取向的多晶。迄今報(bào)道的是后者。實(shí)現(xiàn)擇優(yōu)取向的方法主要是采用特定成分和特定取向的單晶作為基片，并選擇適當(dāng)?shù)幕瑴囟然蜉o之以隨后的熱處理。例如，以MgO(100）片作為基片，用射頻磁控濺射制備PbZr_0.4Ti_0.6O₃薄膜，在適當(dāng)?shù)臏囟认拢墒筟001]軸垂直膜面的取向度達(dá)99%。MgO（100)片也可使PT和PLT膜具有[001]軸重直膜面的擇優(yōu)取向。藍(lán)寶石和某些微晶玻璃也是制成擇優(yōu)取向的基片材料。

   鐵電薄膜的電學(xué)和光學(xué)性能正隨著制備技術(shù)的改進(jìn)而不斷提高。高度擇優(yōu)取向的薄膜已具有接近優(yōu)質(zhì)體材料的自發(fā)極化和熱釋電系數(shù)，但矯頑場(chǎng)較大，光的傳播損耗較嚴(yán)重。已經(jīng)和還在研制的器件有熱釋電探測(cè)器、超聲傳感器、記憶元件、光波導(dǎo)、聲表面波器件、二次諧波發(fā)生器等。