锆钛酸铅镧(PLZT)陶瓷材料的显微结构和性能

PLZT材料(陶瓷和薄膜)具有优良的电光效应,透明度较好,通过改变组分能获得具有不同特性的制品。本文综述了近年来国内外在PLZT陶瓷的显微结构、介电性能和光学性能等方面的研究进展。对不同理论进行了比较,并将理论研究与科学实验和生产制备过程相联系,结合掺杂改性,指出了一些影响PLZT结构、性能和应用的因素,提出了一些尚需解决的问题。

直接感光法制备锆钛酸铅镧薄膜图形及其性能

采用化学修饰溶胶凝胶工艺,以PVP为薄膜开裂抑制剂,以苯酰丙酮为化学修饰剂,利用其与金属盐形成的配位螯合物结构,合成了具有紫外光感应特性的锆钛酸铅镧(Pb0.91La0.09(Zr0.65Ti0.35)O3,PLZT)前驱溶胶;对单次提拉得到的凝胶薄膜进行直接感光法图形制备;通过后续热处理,在Pt/TiO2/SiO2/Si衬底上得到了具有钙钛矿结构的PLZT薄膜图形,其最终热处理后的膜厚约为260nm,剩余极化强度约为6.7μC/cm2,矫顽场强约为77kV/cm,相对介电常数约为356,介电损耗约为0.02,漏电流密度小于10-2μA/cm2,极化疲劳特性可达107以上.

锆钛酸铅镧纤维1-3压电复合材料的制备及性能

以锆钛酸铅镧[(Pb1–xLax)(Zr1–yTiy)O3,PLZT]压电陶瓷、聚乙烯醇[(C2H4O)n]和丙三醇(C3H7O3)为原料,用塑性聚合物法制备了PLZT陶瓷纤维。通过排列PLZT陶瓷纤维,灌注环氧树脂E–51的方法制备了陶瓷相体积分数为30%的PLZT/E–51型1–3压电复合材料。用扫描电子显微镜和X射线衍射分别进行显微结构和相结构分析。结果表明:排胶、烧结后PLZT陶瓷纤维横截面直径约250μm,为三方相钙钛矿结构。1–3压电复合材料的压电常数(d33)、相对介电常数(εr)、厚度机电耦合系数(kt)、径向机电耦合系数(kp)、各项异性(kt/kp)和声阻抗(Z)分别为500×10–12C/N,626,0.67,0.30,2.23和11.03×106kg/(m2·s)。该1–3压电复合材料的各向异性远远大于纯陶瓷的,Z显著减小,接近聚合物的水平,使1–3压电复合材料作为超声换能器材料使用时,其探测分辨率明显提高且更易找到与之匹配的背衬。

在ITO玻璃衬底上制备锆钛酸铅铁电薄膜

利用射频反应性溅射沉积技术在掺Sn的In2 O3导电透明膜(ITO)衬底上制备了钙钛矿型Pb(Zr,Ti)O3(PZT)铁电薄膜 .研究了沉积参量与热处理工艺对铁电薄膜结构和性能的影响 .运用X射线衍射、X射线光电子能谱和扫描电镜等技术 ,分析了薄膜的晶体结构、表面形貌和表面元素化学状态 .测量了不同处理条件下薄膜的铁电性能 .结果表明 :在掺Sn的In2 O3导电透明膜衬底上可以得到表面无裂纹、化学计量比符合要求的PZT薄膜 ;薄膜中晶粒均匀分布 ,平均尺寸约 2 50nm ,呈四方状和三角状 ;溅射气氛中氧含量和退火温度对薄膜结构、化学计量比和铁电性能都有明显影响 .

基于锆钛酸铅薄膜的变形镜微致动器

以锆钛酸铅(PZT)薄膜作为驱动材料,制备了变形镜的微致动器阵列.使用有限元软件对致动器进行了模拟仿真,得到了驱动器上电极尺寸、Si弹性层厚度等参数对致动器性能的影响,获得了最优化的致动器结构.以钙钛矿相的镍酸镧(LNO)作为PZT薄膜在Pt衬底上生长的缓冲层,增强了PZT薄膜的(100)取向,减小了PZT薄膜的内部应力,提高了致动器的驱动性能.最终制备出的1μm厚PZT薄膜驱动的变形镜微致动器,在10 V直流电压的激励下,具有2.0μm的变形量.以PZT薄膜作为驱动材料制备的变形镜微致动器阵列,对变形镜致动器的微型化和系统集成度的提高具有重要意义.

Pb用量对锆钛酸铅薄膜微观结构和铁电性能的影响

在Pt／Ti／SiO2/Si基片上,通过多次匀胶旋涂-预热处理工艺制备了PbTiO3(PT)无机薄层夹心的锆钛酸铅(lead zirconate titanate,PZT)薄膜,然后经650℃退火处理得到了所需的具有钙钛矿结构的PZT铁电薄膜。用X射线衍射、原子力显微镜表征了PZT铁电薄膜微观结构,并测试铁电性能。结果表明:制备PT层时的Pb用量对得到的PZT铁电薄膜的微观结构和铁电性能有重要影响。当Pb过量15%(摩尔分数)左右时,得到的PZT铁电薄膜不仅晶界清晰,晶粒尺寸分布均匀,具有纯钙钛矿结构,而且铁电性能优异,剩余极化强度P=21μC/cm2,矫顽场Ec=37kV/cm。

锆钛酸铅镧陶瓷裂尖处由电场诱发90°铁电畴变的实验研究

用传统陶瓷工艺合成制备了（Ｐｂ０．９６Ｌａ０．０４）（Ｚｒ０．４０Ｔｉ０．６０）０．９９Ｏ３（ＰＬＺＴ）铁电陶瓷，并用Ｘ射线衍射对其结构进行了测定，表明室温下ＰＬＺＴ陶瓷为铁电四方相结构：ａ＝ｂ＝０．４０５５ｎｍ，ｃ＝０．４１０９ｎｍ，ｃ／ａ＝１．０１３．将ＰＬＺＴ陶瓷极化后，在抛光面进行压力为４９Ｎ的Ｖｉｃｋｅｒｓ压痕，并施加强度为０．４Ｅｃ，０．５Ｅｃ，０．６Ｅｃ（Ｅｃ＝１１００Ｖ／ｍｍ）的侧向电场．用场发射扫描电镜研究观察ＰＬＺＴ试样极化前、极化后以及在侧向电场作用下压痕裂纹附近铁电畴结构的形态及其变化．结果表明在０．６Ｅｃ的侧向电场作用下，压痕裂纹附近发生了９０°铁电畴变，在扫描电镜的铁电畴结构形貌图上再次出现了平直的９０°铁电畴界．探讨了９０°铁电畴变的形成及促发机制．

镧钛酸铅铁电薄膜成膜机理探讨

采用快速热处理和传统热处理工艺对金属有机物热分解法制备的镧钛酸铅（ＰＬＴ）铁电薄膜进行了热处理，用扫描电镜对不同热处理工艺和不同厚度的ＰＬＴ薄膜的形貌进行了分析。结果表明，快速热处理工艺有利于活性高，较薄膜层的结晶和致密化反应；ＰＬＴ薄膜在传统和快速热处理过程中的形成过程与蒸发和溅射薄膜的核生长型薄膜的形成过程相似，薄膜的形成经历了岛状－网状－连续的过程，即随层数的增加，薄膜逐渐从不连续转变为连续，而热处理工艺只影响形成连续薄膜的厚度。

采用金属有机化合物热分解法研制锆钛酸铅薄膜

详细研究了采用金属有机化合物热分解法制备锆钛酸铅 Pb(Zr0 .5 3Ti0 .47) O3铁电薄膜的工艺 ,讨论了影响

锆钛酸铅镧陶瓷微结构和介电性能研究

研究了Ｚｒ／Ｔｉ比为６５／３５、掺Ｌａ分别为８、９、１２、１６．７％（ｍｏｌ％）的锆钛酸铅镧（ＰＬＺＴ８／６５／３５、９／６５／３５、１２／６５／３５、１６．７／６５／３５）陶瓷的微结构和介电性能。ＸＲＤ研究表明，ＰＬＺＴ中存在着｛ｈ＋１２，ｋ＋１２，ｌ｝型超结构；随着Ｌａ含量的增加，有序度增加，当Ｌａ含量为１２％时达到最大，继之下降。提出了Ａ位离子有序的体心立方超结构模型。介电常数与温度关系研究表明，随着Ｌａ含量的增加，弥散相变度参数δ单调上升，而频率色散度参数ΔＴ０先是增加，然后下降。表明其介电弛豫行为与Ｌａ含量密切相关。

掺镧的锆钛酸铅透明陶瓷材料在平板显示器上的应用

介绍了近年来平板显示技术的发展及 4种平板显示器主要的优缺点 ,着重阐述利用掺镧的锆钛酸铅 (PLZT)透明陶瓷材料铁电发射性能在场致发射平板显示器上的应用和它的电光效应在大型投影平板显示器件方面的应用 。

钛酸铅和锆钛酸铅铁电薄膜的热释电效应的研究

本文测量了钛酸铅和锆钛酸铅铁电薄膜的热释电效应，在这些以钛薄片为衬底，用Ｓｏｌ－Ｇｅｌ方法制备的铁电薄膜上可测到明显的热释电响应．同时，对这些薄模的介电性质与Ｉ－Ｖ特性也进行了测试，对敏感元与衬底之间的热传导以及材料中发现的光电导效应对热释电响应的影响进行了分析和讨论．

锆钛酸铅(PZT)薄膜的自发极化与压电响应

用溶胶－凝胶法在 Ｐｔ／Ｔｉ／ＳｉＯ２／Ｓｉ（１００）基片上制备了近等原子比的压电 ＰＺＴ薄膜在准同型相界附近的ＰＺＴ薄膜的应变机制是受极化控制的压电效应、内电场导致薄膜的自发极化定向，使薄膜未经极化就具有明显的压电响应。

掺杂钴对锆钛酸铅铁电薄膜电性能的影响

采用溶胶-凝胶法在LaNiO3/Si衬底上制备了Pb(Zrx,Ti1-x)O3(PZT)与PbCoy(Zrx,Ti1-x)O3(PC-ZT)铁电薄膜,实验发现钴掺杂对PZT的铁电性能产生了很大的影响.不掺杂的PZT铁电薄膜剩余极化强度Pr=14.05μC/cm2,矫顽场Ec=26.35kV/cm,而钴的掺杂有效地提高了PZT薄膜的剩余极化强度,当掺杂钴达到12%时,Pr=36.26μC/cm2,矫顽场减小.同时,掺杂钴增强了PZT薄膜的介电性能并且减少了漏电流.

锆钛酸铅镧陶瓷光致微位移的闭环伺服控制

利用锆钛酸铅镧(PLZT)陶瓷的光致形变效应,提出了一种光控微位移伺服系统,并通过实验对其闭环伺服控制特性进行研究。建立PLZT陶瓷光致微位移闭环伺服系统的多物理场耦合数学模型,通过静态实验对光照与光停阶段PLZT陶瓷光致形变表达式进行了参数识别。搭建了PLZT陶瓷光致微位移闭环伺服控制实验平台,基于ON-OFF控制策略,在不同光照强度下对PLZT陶瓷的光致微位移进行了闭环伺服控制实验。结果表明,通过对紫外光源施加ONOFF控制,能够实现PLZT陶瓷输出位移的闭环伺服控制。PLZT陶瓷输出位移曲线在伺服控制阶段出现超调量之后,围绕目标值上下波动。光致微位移伺服系统的响应速度、超调量与波高随着光照强度的增强而增加;在400mW/cm2光照强度下,PLZT陶瓷输出位移到达目标值的时间仅为100mW/cm2光照强度下的20%。实验结果为PLZT陶瓷在微驱动方面的工程应用奠定了基础。

溶胶-凝胶法制备钛酸镧铅薄膜及其介电调谐特性

在Pt(111)/Ti/SiO2/Si(100)衬底上,用溶胶-凝胶法制备出多晶(Pb(1-x)/100Lax/100)Ti(1-x/4)/100O3(x=28,简称PLT28)薄膜。PLT28薄膜的平均晶粒尺寸为25～30nm,薄膜均匀致密。PLT28薄膜在300kV/cm电场作用下,自发极化强度(Ps)、剩余极化强度(Pr)和矫顽场(Ec)分别为11.9μC/cm2、0.77μC/cm2和8.1kV/cm。在外加电场363kV/cm时,PLT28薄膜的相对介电常数与介电调谐率高达1242%和68.4%。

钛酸镧铅薄膜的介电、铁电性能研究

采用溶胶 凝胶法在Si衬底上制备了钛酸镧铅薄膜。通过对膜进行XRD、SEM、介电和铁电性能测试 ,研究了退火条件和掺镧量对薄膜性能的影响 ,结果发现在 60 0℃下退火 1h的PLT薄膜呈现钙钛矿结构 ;常温下 ,薄膜的矫顽场和剩余极化强度都随着掺镧量的增加而降低 。

(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。

锆钛酸铅成分梯度薄膜的介电及铁电性能研究

采用溶胶-凝胶(Sol-Gel)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。经俄歇微探针能谱仪(AES)对制备的上梯度薄膜进行了成分深度分析,结果证实其成分梯度的存在。经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。经介电温谱测试表明,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。经-εV特性曲线测试表明,梯度薄膜的介电常数-电压(-εV)及介质损耗-电压(tan-δV)曲线呈现典型的双峰特性,并且左右不对称。经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。

多次微量蒸发技术制取锆钛酸铅薄膜

介绍多次微量蒸发技术制取锆钛酸铅（ Ｐ Ｚ Ｔ） 薄膜． Ｘ Ｒ Ｄ 分析表明：经高温退火处理后的薄膜呈与源材料一致的钙钛矿结构，增加退火时间能减少残存 Ｐｂ３ Ｏ４ 的数量；电滞回线检测表明。