弛豫型铁电陶瓷(1-x)Pb(Sc_(1/2)Ta_(1/2))O_3-xPbTiO_3研究进展

钽钪酸铅陶瓷具有优良的介电、压电和铁电性能,但烧成温度高、居里点较低。为降低钽钪酸铅陶瓷的烧结温度并提高其居里点,人们合成了钽钪酸铅-钛酸铅(简称PSTT)材料体系。该文综述了弛豫型铁电陶瓷PSTT体系在相图与结构、制备和性能等方面的研究进展,探索了一种合成PSTT陶瓷新工艺,介绍了PSTT材料体系的重要应用领域。

组合法制备Pb(Zr_xTi_(1-x))O_3铁电薄膜及性能研究

为了系统地探讨Pb(ZrxTi1-x)O3(PZT)薄膜组成-结构-性能之间的规律,在室温和无蒸馏回流条件下,利用配制的前驱溶液PT(Pb和Ti的金属有机物溶液)和PZ(Pb和Zr的金属有机物溶液)及组合化学法在Pt/Ti/SiO2/Si衬底上简单快捷地制备了一系列Pb(ZrxTi1-x)O3薄膜.XRD分析表明,薄膜具有钙钛矿结构,择优取向为(111),晶格参数变化规律与传统方法制备的PZT薄膜的结果一致.x=0.3的前驱体在200℃附近出现特殊的热分解现象.XPS测试结果证实薄膜成分基本符合理论值,SEM结果显示薄膜界面清晰,与基片接触良好,厚度在450 nm左右.电滞回线测试表明,富钛区样品剩余极化与矫顽场都较大;近准同型相界附近样品具有良好的铁电性,剩余极化较大且矫顽场较小;富锆区样品剩余极化与矫顽场较小,出现反铁电特征.

(1-x)Pb(Ni_(1/3)Nb_(2/3))O_3-xPbTiO_3陶瓷的制备

采用半化学法制备了 (1 -x)Pb(Ni1/ 3Nb2 / 3)O3 xPbTiO3((1 -x)PNN xPT ,x为PT的摩尔分数 ,分别为 0 ,0 1 5 ,0 2 5 ,0 3 6,0 4 5 )陶瓷。以硝酸镍代替传统氧化物混合法中的NiO ,然后与PbO、Nb2 O5和TiO2浆料混合球磨得到反应前驱体 ,经 85 0℃ ,3h预烧合成了 (1 -x)PNN xPT ;再经 1 1 0 0℃和 2h烧结 ,得到了纯钙钛矿结构的 (1 -x)PNN xPT陶瓷。相比二次合成法 ,无需过量氧化镍可制得介电性能优异的 (1 -x)PNN

(1-x)Pb(Sc_(1/2)Ta_(1/2))O_3-xPbTiO_3陶瓷的结晶性能和介电特性

在钽钪酸铅中加入钛酸铅,形成具有复合钙钛矿结构的钽钪酸铅-钛酸铅固溶体,可以提高钽钪酸铅材料体系的居里点,降低其制备温度,从而扩大该体系的应用范围.用一步法合成了钽钪酸铅-钛酸铅陶瓷,测试了介电常数和温度的关系.实验结果表明,这种陶瓷的钙钛矿相含量均在90％以上,最高相含量达100％;该种陶瓷的工艺简单,合成温度低,钙钛矿含量高,有望在工业化生产中得到推广.

铌掺杂Ba（ZrxTi1-x）O3弛豫铁电陶瓷介电性质的研究

采用传统的固相反应法制备了Ba（Zr0.25Ti0.75）03＋xat％Nb2O5（x=0，0．05，0．1，0．15）弛豫铁电陶瓷，研究了Nb2O5加入量对Ba（Zr，Ti）03（BZT）基电容器陶瓷性能的影响，得到了Nb2O5影响其性能的规律。结果表明：当x=0．15时介电常数最大，当x=0．10时介电损耗最小；适量Nb2O5能使材料的介温曲线更加平缓，移峰作用明显。

Ba(Zr_xTi_(1-x))O_3陶瓷的介电弛豫特性

采用固相反应法制备了Ba(ZrxTi1-x)O3(x=0～0.5)陶瓷,并以Fulcher的居里-外斯定律修正方程为依据,求出各样品的弛豫常数γ,以讨论组分对其介电弛豫特性的影响。结果表明:与纯相BaTiO3陶瓷相比,Ba(ZrxTi1-x)O3陶瓷的εr峰值εm由8000(x=0)上升至15000(x=0.25)以上。该陶瓷在x=0.25附近存在着立方–四方相共存的准同型相界,由于准同型相界的高晶格活性,在弛豫特性上有了较大的提高。

水热合成Ba(Zr_xTi_(1-x))O_3的介电性能研究

在140℃加热14 h的水热方法制备出Ba(ZrxTi1-x)O3(x=0,0.1%,0.2%,0.5%)粉体.研究了1200℃到1280℃的烧结效果.XRD物相分析证明其结构为单一钙钛矿相,在水热法合成过程中,引入Na+离子,使晶格半径减小.SEM结果显示,在1 250℃烧结得到的陶瓷晶粒生长较好,结构致密,晶粒分布均匀.与固相反应法相比,水热法能够有效地降低烧结温度,合成的陶瓷密度可达92.4%.介电测量表明,作为矿化剂的Na+部分取代Ba2+,会导致Ba(ZrxTi1-x)O3样品的介电峰明显宽化.实验观察到样品在40℃时出现了明显的损耗峰,可能是钠离子替代钡离子并产生氧空位所致.介电常数随Zr掺杂量的增多呈上升趋势,居里点温度随Zr掺杂量的增多向低温方向偏移.

Ba(Zr_xTi_(1-x))O_3弛豫铁电体的介电性能研究

采用传统的固相反应法制备了0.2%N b2O5掺杂的B a(Z r0.15T i0.85)O3弛豫铁电陶瓷,测量了不同温度下的介电频谱;讨论了介电常数的频率和温度特性;结果表明:由于掺铌BZT陶瓷内部结构的不均匀,导致多种弛豫时间的不对称分布,实际的Co le—Co le图不是理论上的半圆,而是偏离半圆的鼠标形式,BZT陶瓷在Z r质量分数为0.15时仍具有弛豫性;在介温曲线中,由于漏导电流的存在,tgδ—T曲线在高温部分有上翘现象.

含NiTi阻挡层的硅基(La_(0.5)Sr_(0.5))CoO_3/Pb(Zr_(0.4)Ti_(0.6))O_3/(La_(0.5)Sr_(0.5))CoO_3铁电电容器异质结

应用磁控溅射法制备的非晶NiTi薄膜作阻挡层,在Si(100)衬底上构造了(La0.5Sr0.5)CoO3/Pb(Zr0.4Ti0.6)O3/(La0.5Sr0.5)CoO3(LSCO/PZT/LSCO)铁电电容器异质结,研究了Pb(Zr0.4Ti0.6)O3铁电薄膜的结构和物理性能。实验发现LSCO/PZT/LSCO铁电电容器具有良好的电学性能,在417kV/cm的驱动场强下,PZT铁电电容器具有较低的矫顽场强(125kV/cm)和较高的剩余极化强度(19.0μC/cm2),良好电容-电压特性(C-V)和保持特性,铁电电容器经过1010次反转后,极化强度没有明显下降,表明了非晶NiTi薄膜可以用作高密度硅基铁电存储器的扩散阻挡层。

PZT薄膜的MOCVD制备技术

采用直接液体榆运-金属有机化合物化学气相沉积技术（DLI-MOCVD）制备Pb（ZrxTi1-x）O3薄膜（PZT薄膜），并进行了相关研究，通过调节MOCVD中影响PZT质量的主要工艺参数（温度、压力、系统的气体（Ar，O2）流量、衬底转速、蠕动泵速），制备不同组分PZT薄膜（均匀性≥±95％，尺寸为2．54—20．32cm（1—8in），厚度为50—500nm）．经XRD测试可见，PZT薄膜已形成钙钛矿结构．用SEM对其表面进行分析，结果表明，PZT薄膜表面致密均匀．

组合法制备Pb(Zr_xTi(1-x))O_3组分梯度薄膜

在无蒸馏和无惰性气氛保护的条件下,快速制备了用于组合合成Pb(ZrxTi1-x)O3薄膜的前驱溶液PT和PZ。采用组合法在Pt/Ti/SiO2/Si衬底上制备了一系列Pb(ZrxTi1-x)O3组分梯度薄膜。经XRD分析表明,薄膜具有钙钛矿结构,择优取向为(111)。SEM结果显示薄膜厚度在500nm左右。电滞回线的测试表明,下梯度薄膜PZT-654表现出良好的铁电性能,明显优于其它薄膜。PZT-654梯度薄膜的剩余极化强度Pr为38.4μC/cm2,矫顽场Ec为75.0kV/cm,有较大的极化偏移,Poffset为12.9μC/cm2,表现出梯度铁电薄膜的特性。

Zr/Ti比对PSN-PZN-PMS-PZT五元系压电陶瓷性能的影响

以固态氧化物为原料,采用二次合成工艺制备PSN-PZN-PMS-PZT五元系压电陶瓷。研究准同型相界(MPB)附近组成为0.03Pb(Sn1/3dNb2/3)O3-0.03Pb(Zn1/3Nb2/3O3-0.04Pb(MnSb2/3)03-xPbZrO3-(0.9-x)PbTiO3(x=0430-0.460)的陶瓷性能。结果发现:在合成温度860℃、保温3h时可以得到钙钛矿结构。当x=0.435,即Zr/Ti=0.935时,烧结温度1260℃,保温3h,其压电、介电性能在准同型相界处综合性能最佳:ε33T/ε0=1390,d33=300×10-12C/N,Kp=55.1％,Qm=1180。

PLCT系列热释电薄膜的最新研究进展

热释电红外探测器广泛应用于辐射测温、红外光谱测量、安全警戒、红外热成像等领域。掺杂钛酸铅薄膜是性能优异、应用广泛的热释电薄膜。在介绍镧、钙双掺的钛酸铅薄膜的性能基础上,比较了不同组分的PCT、PLT、PLCT铁电材料的制备方法、结晶性、铁电性、介电性及热释电性能与组分的关系。并对PLCT系列热释电薄膜材料的应用前景作了探讨。

铌掺杂锆钛酸钡陶瓷制备及介电性能的研究

采用传统的固相反应法制备了BaZr0.15Ti0.85-xNbxO3陶瓷,其中x分别为:0,0.1%,0.2%,0.3%,1.5%,1.8%,2.0%,2.5%,3.0%,0.06,0.09,0.12,0.15,0.18,并研究了最佳烧结工艺。在Ba(Zr0.15Ti0.85)O3陶瓷中掺铌时能起到压峰和移峰作用,在Ba(Zr0.15Ti0.85)O3中掺杂微量的铌时,可以使Ba(Zr0.15Ti0.85)O3陶瓷的介电常数最大值有轻微的增大,但增大掺杂量时,可以起到较为明显的压峰作用。Nb的移峰效应约为-20℃/mol%。结果表明:Nb微量掺杂改性后的陶瓷在介电性能上总体都有所提高,当掺杂Nb的物质的量分数为0.2%时,陶瓷介电性能的改善最为显著,介电常数在100 Hz时达17 000,而介电损耗较小(1 kHz时在0.05左右)。通过掺杂改性后,介-温特性得到不同程度的改善。

压电薄膜自适应变形微反射镜阵列研究

介绍了自适应光学系统中的一种全新的基于Pb(ZrxTi1-xO3)(PZT)薄膜的微反射镜阵列。通过控制PZT薄膜两端电压实现微镜单元的微量形变,改变反射镜局部面形,校正畸变波面的波差,改善成像质量。该方案在重掺杂Si片基底上依次制备PbTiO3(PT)、PZT,最后镀Al作为反射面,形成Si/PT/PZT/Al的膜层结构。对制备完全的试片在数字波面干涉仪上进行了形变测试,尽管受到了薄膜热形变作用的影响,仍实现了约1.2μm的可控形变,证明该方案用做自适应变形反射镜的可行性。