应力对可挠式锆钛酸铅薄膜的铁电电域动态行为影响研究

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作者曾靖程
来源成功大学
出版年2017
摘要
锆钛酸铅 (Pb(Zr1-xTix)O3,PZT) 其晶体结构根据锆跟钛的比例不同有着不同的晶相,分别为菱长晶以及长方晶钙钛矿结构,然而在锆钛比例为52/48时,正好处於此两种晶相接面的变形相边界(morphotropic phase boundary,MPB),在此相上有着较大的压电系数(piezoelectric coefficient)与介电常数(dielectric constant)。在本研究中,透过将PZT薄膜成长於不同晶轴方向的钛酸锶(SrTiO3) (111)与STO(100)基板上,观察极化方向对其压电系数影响。接着将PZT薄膜成长在不同基板上像是云母(mica)以及钛酸锶(SrTiO3) ,观察基板的应力影响。而由於云母的优点还有它的可挠性(flexible),可以简单地使用一弯曲载台对薄膜产生不同方向应力,藉此观察挠电效应(flexoelectricity)影响,并且在应力下透过观察动态电域成长(domain growth)行为,考虑在不同基板不同应力下对其活化场(activation field)的影响。最後我们发现在扫描过程增加探针力道去摩擦薄膜表面,经由摩擦生电能够在不外加电场下将电域翻转(switch),且不同电子亲和力的探针摩擦过後产生的电荷也有所不同。因此选用不同电子亲和力的探针能够使薄膜表面产生不同的电荷,可以将电域翻转至上或下,且过程不须施加外加电场。

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