NBT基無鉛薄膜的壓電和儲能性能.pdf

1、壓電材料被廣泛應(yīng)用于壓電致動器、傳感器和轉(zhuǎn)換器中，尤其是壓電薄膜以高的使用頻率、大的可利用的能量密度、寬范圍內(nèi)的高敏感性和低損耗等優(yōu)勢廣泛應(yīng)用于微電子機(jī)械系統(tǒng)(MEMS)中。Na0.5Bi0.5TiO3(NBT)基無鉛壓電材料以其良好的鐵電和熱釋電性能成為目前最受重視的無鉛壓電材料之一。眾所周知，有效提高壓電性能辦法是設(shè)計準(zhǔn)同型相界(MPB)，成分誘發(fā)相變。所以，本文通過溶膠凝膠法制備了摻雜BaTiO3(BT)的(1-x)NBT-xBT

2、薄膜，設(shè)計準(zhǔn)同型相界，研究MPB附近成分對壓電效應(yīng)的影響。此外，在NBT中摻雜25％的SaTiO3(ST)時，退極化溫度降低到室溫左右，弛豫鐵電相與鐵電相共存。且在NBT中摻雜BT和ST可以降低剩余極化強(qiáng)度和增大極化強(qiáng)度，有利于提高儲能密度。所以本文研究了0.94NBT-0.06BT薄膜和0.75NBT-0.25ST薄膜的儲能性能。
　　通過X射線衍射、原子力顯微鏡和掃描電鏡分別對未添加種子層的0.94NBT-0.06BT薄膜、基

3、于Pb0.8La0.1Ca0.1Ti0.975O3(PLCT)種子層且成分處于MPB區(qū)的0.94NBT-0.06BT薄膜和帶有PLCT種子層的0.75NBT-0.25ST薄膜在不同晶化溫度下的微觀結(jié)構(gòu)進(jìn)行了研究，種子層的加入降低了結(jié)晶溫度，隨著晶化溫度的升高，薄膜晶面間距減小，薄膜受到面內(nèi)拉應(yīng)力。通過表面形貌分析薄膜的晶粒尺寸和粗糙度都隨晶化溫度的升高而升高。通過對薄膜漏電流的分析，得出種子層使得漏電流減小，低溫晶化減少了薄膜的缺陷也使

4、得漏電流降低。
　　利用壓電力原子顯微鏡(PFM)對MPB附近不同成分的PLCT/(1-x)NBT-xBT薄膜的疇結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析，由電疇圖得出整體的電疇的分布是不規(guī)律的，極化方向相反的電疇的邊界是呈波浪形的和擴(kuò)散的，為了進(jìn)一步研究疇結(jié)構(gòu)，對電疇圖進(jìn)行自相關(guān)分析，得到平均電疇尺寸(ξ)，當(dāng)x=0.07時薄膜疇尺寸最小，x=0.05時薄膜的疇尺寸最大。PLCT/0.93NBT-0.07BT展示出了優(yōu)異的室溫壓電性能，d33最大，為123