钛酸锶（SrTiO₃）-薄膜衬底

薄膜衬底钛酸锶（SrTiO₃）是一种具有优良物理和化学性能的材料，常用于高温超导、光催化、电子陶瓷等领域作为薄膜生长的基底。它具有高介电常数、低介电损耗、热稳定性好等特点，是电子和光学器件制造中的重要材料。

主要优点可以归纳为以下几点：

物理性质优越：
- 钛酸锶具有高的介电常数和低的介电损耗，这使得它在电子工业中成为一种优良的功能陶瓷材料。
- 其熔点高（约2060℃），热稳定性好，能在高温环境下保持稳定的性能。
光学性能出色：
- 钛酸锶的折射率（n=2.409）和色散（190）使其在光学领域具有应用价值，特别是在需要高精度光学元件的场合。
光催化活性优良：
- 钛酸锶具有禁带宽度高（2 eV）和光催化活性优良的特点，在光催化分解水制氢、光催化降解有机污染物和光化学电池等光催化领域得到了广泛应用。
高温超导性能：
- 通过化学掺杂、压力、应变或同位素替代，钛酸锶可以转变为铁电材料或超导体，是应用最广泛的高温超导单晶衬底之一。
- 它与YBa2Cu3O7等高温超导材料的晶格匹配良好，无孪晶结构，物理和机械性能优良。
多功能性：
- 钛酸锶不仅可以用作薄膜衬底，还可以作为催化剂在化工生产中发挥作用，以及作为废水处理剂和土壤修复剂在环保领域应用。
可定制性：
- 钛酸锶材料可以根据客户需求定制特殊方向和尺寸的基片，满足不同应用的需求。

应用领域：

电子陶瓷领域：

钛酸锶是电子陶瓷领域的重要原材料，尤其适用于制造多层陶瓷电容器（MLCCs）。

由于其高介电常数、低损耗以及优异的热稳定性和化学稳定性，常用于制作高频、高容量、小型化的电容器组件。

压电材料：

钛酸锶具有显著的压电效应，可用于超声波传感器、换能器、滤波器等器件。

光电材料：

钛酸锶是宽带隙半导体材料，可用作光学窗口材料、红外探测器的基础材料。

也可用于制造太阳能电池、光电催化等清洁能源转换装置的基板。

高温超导材料：

钛酸锶是应用最广泛的高温超导单晶衬底之一。

它与YBa2Cu3O7等高温超导材料的晶格匹配良好，是制备各种高温超导薄膜（如Y线、双线、La线等）的首选材料。

铁电材料：

尽管纯钛酸锶在室温下并非铁电体，但在低温下它能转变为铁电相，具有开关电荷和存储信息的能力。

因此，在存储器件、随机存取存储器（RAM）和非易失性存储器等领域具有潜在应用。

基础研究与开发：

钛酸锶薄膜和单晶材料还广泛应用于物理学、材料科学的基础研究中，如二维电子气、高温超导电性、拓扑绝缘体等相关领域。

生物医学应用：

钛酸锶生物相容性良好，也被研究用于生物医学材料，如骨替代材料、生物传感器等领域。

其他应用：钛酸锶还可能用作催化剂载体、抗辐射材料等

基本参数：

参数/系数	数值/描述
分子式	SrTiO3
分子量	183.49
晶系	立方晶系
晶格常数	a = 3.905 Å
熔点	2080 ℃
密度	5.122 – 5.175 g/cm³
硬度	6 – 6.5 (Mohs)
热膨胀系数	9.4 × 10^-6 /℃
介电常数	ε = 5.20 (at room temperature, may vary with conditions)
化学稳定性	在水中不溶解
正切损耗	~5 × 10-4 (300K), ~3 × 10-4 (77K)
颜色及外观	透明（根据退火状态有时有轻微的棕色），无孪晶