熱處理工藝對溶膠凝膠法制備的鈮酸鉀鈉壓電薄膜的影響.pdf

1、鈮酸鉀鈉(KNN)無鉛壓電材料由于其高的居里溫度、優(yōu)良的壓電鐵電性能、以及生物相容性，成為替代鉛基壓電材料的最佳選擇之一，可應用于驅(qū)動器、換能器、傳感器、變壓器等多個領(lǐng)域。隨著電子元器件小型化、集成化的發(fā)展，KNN壓電材料的制備從塊體材料向薄膜材料轉(zhuǎn)變，對于高性能KNN無鉛壓電薄膜的制備研究已成為壓電材料領(lǐng)域的一大熱點。本文分別采用了溶膠凝膠醇鹽法和溶膠凝膠非醇鹽法制備了KNN薄膜，主要研究內(nèi)容和結(jié)果如下：
　　（1）采用醇鹽體系

2、制備KNN前驅(qū)體溶液，以乙醇鈮為鈮源，乙酸鉀、乙酸鈉分別為鉀源、鈉源，乙二醇甲醚為溶膠，探究了溶膠凝膠醇鹽法制備KNN薄膜的熱處理工藝，研究了熱裂解溫度及退火溫度對薄膜的影響。熱裂解溫度及退火溫度過高或過低都會降低薄膜的電學性能：熱裂解溫度過低會使薄膜中的有機物揮發(fā)不完全，過高會使堿性離子揮發(fā)嚴重；退火溫度過低會讓薄膜無法完全結(jié)晶，過高會使堿性離子揮發(fā)嚴重。
　?。?）采用非醇鹽體系制備KNN前驅(qū)體溶液，以Nb2O5為原料，通過化

3、學反應制備成活性較高的Nb(OH)5，再利用檸檬酸鹽法制備成可溶性的鈮鹽，作為鈮源。以碳酸鉀、碳酸鈉分別作為鉀源和鈉源，水為主要溶劑。采用非醇鹽體系制備了KNN溶膠，并在Ti基板上進行薄膜的制備，探索了非醇鹽體系溶膠制備薄膜的工藝，以及退火溫度對薄膜結(jié)晶性、微觀結(jié)構(gòu)、電學性能的影響。實驗表明：在700℃退火后薄膜的結(jié)晶性及電學性能最佳。
　?。?）對上述非醇鹽體系的KNN溶膠進行調(diào)節(jié)，選取有機溶劑乙二醇甲醚作為非醇鹽體系的主要溶劑