弛豫铁电薄膜的制备与性能研究

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作者石军强
来源上海师范大学
出版年2013
摘要
弛豫铁电材料Pb(Mg1/3Nb2/3)1-xTixO3(其中x=0.0~0.40)具有良好的铁电、介电、压电、电致伸缩、热释电、电学及非线性光学等特性,应用可以深入到航天、航空、航海及兵器等尖端的国防技术及国民经济各部门,成为制备器件不可缺少的关键材料之一。Pb(Mg1/3Nb2/3)O3(简称PMN)和PbTiO3(简称PT)都是驰豫铁电体,Pb(Mg1/3Nb2/3)1-xTixO3(简称PMNT)是由PMN和PT复合而形成的,实验发现当PT含量为10%时PMNT材料具有优异的性能。本文主要利用溶胶-凝胶(Sol-Gel)方法制备出钙钛矿结构PMNT薄膜。并对薄膜的微结构、铁电性能、介电性能和光学性能进行了分析。研究内容如下:1.采用价格低廉的五氧化二铌(Nb2O5)代替乙醇铌(Nb(OC2H5)5)作为配置前驱液的原料,运用Sol-Gel工艺制备出纯钙钛矿结构的PMN-0.2PT弛豫型铁电薄膜,对所得PMN-0.2PT薄膜进行相分析、结构分析、铁电及介电性能等系统测试,总结实验结论,证明此种方法制备PMN-0.2PT的薄膜具有可观的性能。2.依据新的铌原料,采用Sol-Gel法制备出组分PZN-0.2PT薄膜,分析了可见光区光学性能,并且运用T-L+Lorentz模型拟合了透射光谱,发现当波长大于400nm时,PZN-0.2PT薄膜的吸收较小,具有很好的透明性,而当波长小于400nm时,PZN-0.2PT薄膜的透过率变小,说明在这个波长段薄膜的吸收率随波长的减小变大。3.为优化薄膜性能,讨论了衬底、电极、退货温度、退火时间及退火气氛等外因和前驱液浓度、溶剂、螯合剂含量、薄膜厚度、PT含量和铌标量等内因对PMN-0.2PT及PZN-0.2PT薄膜结晶好坏、表面形貌、择优取向和电光学性能的影响。

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