用溶胶－凝法制备锆钛铅铁电薄膜

利用溶胶－凝胶法在镀铂硅片上制备了ＰＺＴ铁电薄膜。利用ＸＲＤ、ＳＥＭ和ＴＥＭ观察了ＰＺＴ薄膜的组成与形貌，测定ＰＺＴ薄膜的电学性能。为防止薄膜发生龟裂，在前体溶液中加入了干燥控制化学添加剂，并采用慢速变温的热处理过程。ＰｂＴｉＯ３过渡层保证了ＰＺＴ薄膜结晶完好。

Sr掺杂锆钛酸铅(PSZT)薄膜的电可调性能研究

采用sol-gel工艺制备了Sr掺杂Pb(Zr,Ti)O3薄膜(Pb1-xSrxZr0.52Ti0.48O3,PSZT),研究了Sr含量(x=0.2～0.8)对PSZT薄膜的结构和性能的影响。结果表明:随Sr含量增加,PSZT由四方相转变为立方相,相变温度降低,逐渐由铁电相向顺电相转变。薄膜的εr、可调率和tanδ随Sr含量增加逐渐减小,这与Sr含量的增加导致PSZT薄膜晶格收缩有关。当x(Sr)为0.6时,PSZT薄膜具有较好的综合性能(1MHz):可调率为48%,tanδ为0.02,表明PSZT有望成为电可调微波器件的候选材料。

(Pb,La)(Zr,Sn,Ti)O_3陶瓷、锆锡钛酸铅镧/聚偏氟乙烯三氟乙烯复合材料的介电性能(英文)

用固相烧结法,在1200℃烧结2.5h的条件下,制备了(Pb0.97La0.02)(Zr0.66Sn0.23Ti0.11)O3(PLZST)四方相陶瓷和陶瓷粉末,并将其与聚偏氟乙烯-三氟乙烯[polyvinylidenefluoridetrifluoroethylene,P(VDFTrFE)]相复合制备了70%(体积分数)PLZST/P(VDF TrFE)复合材料。用3～4MeV、剂量为60Mrad的电子束对PLZST陶瓷及其复合材料进行处理,测量其辐照前后的介电温谱,研究其弛豫性能的变化。结果表明:电子束辐照对PLZST陶瓷的介电温谱几乎没有影响,没有改变它的非弛豫特征;70%PLZST/P(VDFTrFE)复合材料由于两相界面间的耦合作用产生微畴而具有弛豫特征,而辐照处理对P(VDFTrFE)内部铁电宏畴的破坏使得其弛豫性能得到显著改善,从而获得了一种良好的弛豫型复合材料。

铌镁酸钡缓冲层对锆钛酸铅薄膜漏电流的抑制

将铌镁酸钡(Ba(Mg1/3Nb2/3)O3,BMN)作为缓冲层,通过溶胶-凝胶法制备了锆钛酸铅(Pb(Zr0.52Ti0.48)O3,PZT)铁电薄膜。探究BMN缓冲层对PZT铁电薄膜介电、铁电性能影响。研究发现:BMN缓冲层不仅可以改善PZT薄膜晶化生长,同时阻碍了PZT与Pt的互扩散而降低了漏电流。由于对漏电流的抑制作用,适当厚度BMN缓冲层的引入可改善PZT的铁电性能,但随着缓冲层厚度的增加,由于其分压作用,复合膜铁电性减弱。当厚度为10nm时,薄膜的综合性能最好:介电常数εr=1612.03,介电损耗tanδ=0.024,剩余极化值Pr=31.65μC/cm^2,矫顽场Ec=71.5kV/cm,漏电流密度J=4.4×10^-6A/cm^2。

介电可调薄膜材料及压控微波器件研究

利用介电可调薄膜材料的调谐特性研制的介质压控微波器件高频特性好、功率容量大、响应速度快,还有易集成、功耗小、成本低、可靠性高的特点,相比半导体管、铁氧体以及MEMS器件有明显的优势。该文系统介绍了近年来国内外介电可调薄膜材料及压控微波器件的研究进展,并结合作者的工作评述了介电可调薄膜材料和压控微波器件的应用情况。除研究最为集中的钛酸锶钡BaxSr1-xTiO3(BST)材料,还介绍了具有较高调谐率的铋基焦绿石铌酸铋镁Bi1.5MgNb1.5O7(BMN)薄膜材料,该材料介电损耗低(约0.002),介电常数适中(约86),温度系数小,是一种极具发展前景的微波介电可调材料。

功能材料力-电耦合问题的几个基本解——(Ⅰ)悬臂梁受力偶作用

采用半逆解法 ,本系列工作中研究了功能材料悬臂梁力 -电耦合问题的几个基本解 ,考虑了梯度效应对基本解的影响。本文是该系列工作的第一部分 。

PZT铁电薄膜Sol-Gel技术制备和电性能研究

以乙酸铅(Pb(CH3COO)2·3H2O)、钛酸四丁酯(Ti(OC4H9)4)、硝酸锆(Zr(NO3)4·5H2O)替代锆醇盐为原料,通过在Pt/Ti/siO2/si基片与PZT薄膜之间引入PT种子层,采用改进的sol-gel工艺制备出无裂纹,致密性好,晶粒尺寸小且分布均匀的单一钙钛矿结构的Pb(Zr0.53Ti0.47)O3铁电薄膜.实验结果表明,具有PT种子层的PZT铁电薄膜电性能较好.经600℃热处理的具有PT种子层的PZT薄膜,在1kHz测试频率下,其剩余极化强度和矫顽场分别为20μC/cm2和59kV/cm,介电常数和介电损耗分别为385和0.030.

RF溅射法制备PZT铁电薄膜及其表征

采用对靶溅射法在SiO2/Si基板上沉积Pt/Ti底电极,用射频(RF)溅射法在Pt/Ti/SiO2/Si基板上制备了厚度约800 nm的PZT薄膜。XRD分析表明,Ar气氛中沉积,700℃下快速退火(RTA)20 min所得的PZT薄膜具有钙钛矿结构;SEM、AFM分析表明,该条件下所得薄膜的表面由平均粒径约219 nm的晶粒组成,较为均匀、致密。在1 kHz的测试频率下,PZT薄膜的介电常数为327.6,从电滞回线上可以得出,该PZT薄膜的矫顽场强为50 kV/cm,剩余极化强度和自发极化强度分别为10μC/cm2、13μC/cm2。

Pb(Zr_xTi_(1-x))O_3成分梯度铁电薄膜的结构及性能

采用Sol-Gel方法,通过快速热处理,在Pt/Ti/SiO2/Si衬底上制备出Pb(Zr,Ti)O3成分梯度薄膜。用俄歇微探针能谱仪(AES)对制备的上梯度薄膜进行了成分深度分析,证实其成分梯度的存在。XRD分析表明,制备的梯度薄膜为四方结构和三方结构的复合结构,但其晶面存在一定的结构畸变。介电温谱测试表明,随着温度的升高,梯度薄膜出现一个铁电-铁电相变点和两个居里点,同时出现一定的频率弥散现象。不同偏压下电滞回线的测试表明,梯度薄膜表现出良好的铁电性质。热释电性能测试表明,梯度薄膜的热释电系数随着温度的升高逐渐增加,并且其热释电系数比每个单元的热释电系数大。

NFO/PZT复合磁电薄膜生长制备及性能的研究

采用脉冲激光沉积(PLD)法,在制备有SrRuO3底电极的SrTiO3(001)基片上生长高质量的NiFe2O4/Pb(Zr0.52Ti0.48)O3双层复合磁电薄膜。用X-射线衍射(XRD)对复合薄膜的微结构进行详细表征,结果表明,复合薄膜中NiFe2O4、Pb(Zr0.52Ti0.48)O3结晶良好,且具有单一的面外取向,Φ扫描模式显示NiFe2O4、Pb(Zr0.52Ti0.48)O3均延SrTiO3(001)方向外延生长。磁电性能表征结果表明,由于界面应力效应的作用,复合薄膜的铁电性较单层Pb(Zr0.52Ti0.48)O3明显减弱,而铁磁性基本保持NiFe2O4的软磁特性。

硅基铁电薄膜的电性能研究

以 Sol- Gel方法制备了有 Pb Ti O3 (PT)过渡层的硅基 Pb(Zr0 .53 Ti0 .47) O3 (PZT)铁电薄膜 ,底电极分别为低阻硅和硅衬底上溅射的金属钛铂。测试了铁电薄膜的电性能 。

高度(100)取向的BST薄膜及其高介电调谐率

用脉冲激光沉积法制备(Ba1-xSrx)TiO3 (x = 0.35,0.50简称BST35和BST50)介电薄膜.在650℃原位退火10 min,获得高度(100)取向柱状生长的晶粒.BST35薄膜的平均晶粒尺寸为50 nm,BST50薄膜的晶粒尺寸为150～200 nm.在室温和1 MHz条件下,BST35的最大εr和调谐率分别达到810 和76%,其介电调谐率高于国内外同类文献报道的数据;BST50的εr和调谐率最大分别达到875和63%.薄膜为(100)取向生长,因为薄膜沿平面c轴极化而产生应力,在电场作用下,而获得高介电调谐率.

纯氧高气压溅射PZT铁电薄膜

用Pb(Zr0.55Ti0.45)O3烧结陶瓷作为靶材,在纯氧、高气压溅射条件下成功地原位沉积了锆钛酸铅(leadzirconatetitanate,PZT)铁电 薄膜。为了弥补靶材在烧结过程中Pb的挥发及溅射成膜过程中发生Pb的损失,以PbO计,加入了质量分数为5.0%的过量Pb3O4。实验发 现:当最佳靶基片距离一定时,n(Pb)/n(Zr+Ti)成份偏析的比例随最佳靶基片距离偏差的增加而降低。PZT铁电薄膜的X射线衍射分析 表明,PZT铁电薄膜中存在PbO和钛锆固溶型氧化物,但无焦绿石相。PZT铁电薄膜的铁电性测量表明:剩余极化Pr达到14.1μc/cm2,矫顽 电场Ec较小,Ec与Pb(Zr0.55Ti0.45)O3烧结陶瓷靶材的值相当,其电滞回线具有很好的对称性。

PLT晶种层对PLZT薄膜介电性能的影响

采用sol-gel工艺,以钛酸铅镧(PLT)作为晶种层,在Pt/TiO2/Si基板上,制备了锆钛酸铅镧(PLZT)薄膜。研究了有晶种层的PLZT薄膜的结晶温度及介电性能。结果表明:引入PLT晶种层的PLZT薄膜,在600℃热处理可得到良好的钙钛矿结构,比无晶种层薄膜降低了约100℃;其相对介电常数为1177(1 kHz),提高约60%,介质损耗为0.10～0.13,降低幅度最高可达40%～50%。

PLD法制备高介电调谐率的纳米晶BZT薄膜

用脉冲激光沉积工艺制备了Ba(ZrxTi1-x)O3(x=0.25,0.30简称BZT25和BZT30)介电薄膜。在650℃原位退火10 min,薄膜为(111)取向柱状生长的晶粒,取向度分别为0.45和0.75。BZT25和BZT30薄膜的平均晶粒尺寸分别为50 nm和60 nm。在室温、1 MHz和3×105 V/cm条件下,BZT25的最大εr和调谐率分别达到563和65%,BZT30的最大εr和调谐率分别达到441和57%。薄膜为(111)取向生长,主要是基于薄膜与底电极Pt界面层立方相结构Pt3Ti的诱导,即(111)Pt3Ti和(111)BZT的晶格匹配。

纳米晶Ba(Zr_(0.2)Ti_(0.8))O_3薄膜的外延生长与介电特性

用脉冲激光沉积工艺在半导体(001)SrTiO3∶ω(Nb)=1.0%单晶基片上,外延生长出Ba(Zr0.2Ti0.8)O3(简称BZT)介电薄膜.在650℃原位退火10 min,薄膜为(001)外延生长的晶粒.薄膜的晶化特征与表面形貌用薄膜X-ray衍射仪和原子力显微镜测量完成.BZT薄膜(002)峰的半峰宽只有0.72°,说明薄膜晶化良好;薄膜的平均晶粒为90 nm,表面均方根粗糙度为4.3 nm,说明薄膜表面平整.在室温、100 kHz和500 kV/cm条件下,BZT的最大介电常数和调谐百分率分别达到317和65%.

功能材料力-电耦合问题的几个基本解——(Ⅲ)悬臂梁梁端受横向集中力

本文是本系列工作的第三部分 ,研究了功能材料悬臂梁梁端受横向集中力作用的情况。采用半逆解法 ,分别求解了无体力悬臂梁、常体力悬臂梁以及密度梯度悬臂梁中的力 -电耦合问题 。

功能材料力-电耦合问题的几个基本解——(Ⅱ)悬臂梁梁端受轴向集中力作用

本文是本系列工作的第二部分 ,研究了功能材料悬臂梁梁端受轴向集中力作用的情况。采用半逆解法 ,分别求解了无体力悬臂梁、常体力悬臂梁以及密度梯度悬臂梁中的力 -电耦合问题 。

退火温度对PZT薄膜电容器性能的影响

通过简单的溶胶–凝胶法和快速热处理工艺,获得了在Pt/Ti/SiO2/Si基片上生长良好的PZT薄膜.制膜工艺简单,不需要回流和高温去结晶水,即可获得(111)择优取向的PZT薄膜.PZT薄膜经快速热处理在550~650℃退火,薄膜致密和平滑,均具有良好的铁电和介电特性,其最佳退火温度为600℃.

Sol-Gel法硅基铁电薄膜研究

介绍了用溶胶 凝胶方法制备Pb(Zr0 .53Ti0 .4 7)O3(PZT)铁电薄膜的工艺流程。以硝酸锆、醋酸铅和钛酸四丁酯为原料 ,在 90 0℃ ,30min退火条件下制备了硅基PZT铁电薄膜。实验分析结果显示 ,PZT铁电薄膜的晶化很完善。研究了PZT铁电薄膜与硅之间的界面及其对铁电薄膜品质的影响。并在此基础上实现了制备PZT铁电薄膜的低温改进工艺。