钙钛矿相和烧绿石相PZNT薄膜的制备与性能研究摘要
钙钛矿结构的铌锌酸铅(PZN)是弛豫铁电体的典型代表之一。PZN基铁电陶瓷具有高介电常数,大的电致伸缩效应和压电偏压可调性,在陶瓷电容器和MLCCs、微位移驱动器以及微型电机械等领域有着重要的应用。同时,由于电子器件的微型化和小型化要求是当今电子与信息等领域的发展趋势,使得PZN基等弛豫铁电薄膜的制备与应用的研究具有重要的科学意义与重大应用背景。溶胶-凝胶法制备工艺,容易获得纯度高,组分分子级化学计量均匀,相结构均匀的材料,尤其是合成与烧结温度低,可与硅技术等集成。溶胶-凝胶法特别适合于离心甩膜等方法成膜,制膜过程不需要使用昂贵、复杂的工艺设备,方法简单经济。该技术已经广泛用于如一般铁电薄膜的制备和研究,在大面积制膜方面更显示出其优点。本文采用溶胶凝胶法在Pt/TVSK^/Si衬底上成功制备了钙钛矿相结构的0.7Pb (Zn1/3NbM)03-0.3PbTi03薄膜。XRD衍射分析说明薄膜是具有(111)面择优取向的多晶薄膜。我们制备了Pt/PZNT/Pt电容器结构来测试薄膜的铁电性能,获得最大极化和剩余极化分别为35.3622uC/cm和16.84uC/cm。在室温下测试薄膜的介电性能,其介电常数和介电损耗分别为305和0.075。激光脉冲沉积技术广泛被用于大面积薄膜的制备研究工作,特别适合于复杂组分氧化物薄膜的生长。激光脉冲沉积技术对于薄膜工程是一个通用方法。薄膜的沉积过程经历从气态到固态的一个相变,最终沉积在衬底上面。沉积过程中的实验参数决定着获得的薄膜形貌和结构,例如衬底表面、衬底温度和蒸发速率。人们对表面形貌和沉积参数之间的关系做了大量的研究工作,包括金属材料、无机和有机材料薄膜。但是,影响形貌的因素还没有确定。氧压和衬底温度能影响薄膜的结晶、取向、微结构和电学性能。本文釆用激光脉冲沉积法在(lll)Pt/Ti/Si02/Si衬底上成功制备了烧绿石相结构的a9Pb(Zni/3Nb2/3)03-0.1PbTi03薄膜。薄膜和衬底结合紧密,XRD衍射分析和扫描电子显微分析说明随着衬底温度升高薄膜结晶性能增强。通过惠普4294A阻抗分析仪测试薄膜具有低的介电损耗,为0.007和介电常数126。
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