鈦鎂酸鉍-鈦酸鉛高溫鐵電薄膜的制備及其電學(xué)性能研究.pdf

1、鈦鎂酸鉍-鈦酸鉛(BMT-PT)陶瓷在準(zhǔn)同型相界(MPB)附近具有居里溫度高,電學(xué)性能優(yōu)異,含鉛少,價(jià)格便宜等優(yōu)點(diǎn),在高溫鐵電器件方面具有潛在的應(yīng)用前景。本文以BMT-PT為研究對(duì)象,研究了溶膠-凝膠法制備BMT-PT薄膜的工藝及性能;研究了Mn摻雜對(duì)BMT-PT薄膜結(jié)構(gòu)和電學(xué)性能的影響;研究了鈦酸鉛晶種層的退火方式對(duì)BMT-PT薄膜的取向行為,微觀結(jié)構(gòu)和電學(xué)性能的影響。主要內(nèi)容如下:
　　采用優(yōu)化的溶膠-凝膠薄膜工藝在Pt(11

2、1)/Ti/SiO2/Si襯底上制備了BMT-PT薄膜。研究了退火溫度對(duì)BMT-PT薄膜的微觀結(jié)構(gòu)和電學(xué)性能的影響。結(jié)果表明BMT-PT薄膜的最佳退火溫度為675℃。在675℃退火的BMT-PT薄膜為單一的鈣鈦礦結(jié)構(gòu)且具有良好的結(jié)晶性。原子力顯微鏡觀測(cè)表明,675℃退火的薄膜具有均勻致密的表面形貌。而且,BMT-PT薄膜具有優(yōu)異的介電和鐵電性能。在測(cè)試頻率為1kHz時(shí),其介電常數(shù)值εr和剩余極化強(qiáng)度Pr分別為1477和17.8μC/cm

3、2。
　　采用溶膠-凝膠法在Pt(111)/Ti/SiO2/Si襯底上制備了Mn摻雜的BMT-PT鐵電薄膜。Mn摻雜量分別為0mol％,0.2mol%,0.3mol%,0.5mol%和1mol%。所有的BMT-PT薄膜均具有單一的鈣鈦礦相結(jié)構(gòu)和致密的表面形貌。少量的Mn摻雜有效地降低了BMT-PT薄膜的介電損耗和漏電流。與未摻雜的BMT-PT薄膜相比,0.5mol%Mn摻雜的BMT-PT薄膜具有更小的漏電流密度,因而可以獲得較為飽

4、和的電滯回線。Mn摻雜使得BMT-PT薄膜的介電常數(shù)和剩余極化強(qiáng)度都減小了。在所有Mn摻雜的薄膜樣品中,0.5mol%Mn摻雜的BMT-PT薄膜具有最大的介電常數(shù)和剩余極化強(qiáng)度。
　　采用溶膠-凝膠法在Pt(111)/Ti/SiO2/Si襯底上制備了不含晶種層和以不同退火方式的PT為晶種層的BMT-PT鐵電薄膜。研究了晶種層的退火方式對(duì)BMT-PT薄膜的取向行為,微觀結(jié)構(gòu)和電學(xué)性能的影響。X射線衍射結(jié)果表明,含有PT晶種層的BMT