鈦酸鉍鈉-鈦酸鋇無(wú)鉛壓電薄膜制備及性能研究.pdf

1、壓電材料(例如鋯鈦酸鉛,PZT)由于具有優(yōu)良的壓電性能而廣泛應(yīng)用于微機(jī)電系統(tǒng)(MEMS)、微型執(zhí)行器、傳感器和微型馬達(dá)等方面。當(dāng)前含有PZT或其它鉛物質(zhì)的壓電產(chǎn)品在生產(chǎn)、使用和回收等方面的鉛污染問(wèn)題越來(lái)越受到人們的關(guān)注,因此基于生物兼容性和環(huán)境保護(hù)的原因,無(wú)鉛壓電材料被作為PZT材料的替代品而不斷引起人們的關(guān)注和研究。在各種無(wú)鉛壓電材料中,鈦酸鉍鈉(NBT)由于具有良好的鐵電性能而被認(rèn)為是一種重要的壓電材料,但由于其高的矯頑場(chǎng)和漏電流等

2、缺點(diǎn)影響了該材料性能的發(fā)揮及應(yīng)用。先前的研究表明,組分處于準(zhǔn)同型相界(MPB)附近的鈦酸鉍鈉基固溶體具有改善的介電性能和壓電性能。例如,T.Takenaka等人報(bào)道了鈦酸鉍鈉-鈦酸鋇固溶體陶瓷(NBT-BTx)在組分為x=0.06-0.07時(shí)存在 MPB,因而具有優(yōu)異的壓電性能。目前的研究主要是集中于鈦酸鉍鈉-鈦酸鋇單晶和陶瓷的制備及其鐵電、介電和壓電性能的表征,以及鈦酸鉍鈉-鈦酸鋇薄膜的制備及其鐵電和介電性能的表征;但是至今很少有關(guān)于

3、鈦酸鉍鈉-鈦酸鋇薄膜壓電性能的研究報(bào)道。綜上所述,選取組分處于MPB附近的0.94(Na0.5Bi0.5)TiO3-0.06BaTiO3(NBT-BT6)薄膜作為研究對(duì)象并研究其壓電性能是具有學(xué)術(shù)價(jià)值和應(yīng)用前景的。本論文的主要內(nèi)容如下:
　　1.在第1章中,首先簡(jiǎn)介了壓電材料的發(fā)展概況及其性質(zhì)和應(yīng)用;然后概述了無(wú)鉛壓電材料的研究背景和現(xiàn)狀,并著重闡述了鈦酸鉍鈉基無(wú)鉛壓電材料的研究現(xiàn)狀。通過(guò)以上綜述,我們提出了本論文的選題依據(jù)和主要

4、內(nèi)容。
　　2.在第2章中,首先簡(jiǎn)介了金屬有機(jī)物分解法(MOD)及其制膜所需的儀器和實(shí)驗(yàn)材料;然后著重闡述了使用MOD法在Pt/Ti/SiO2/Si(100)基底上制備NBT-BT6薄膜的詳細(xì)工藝過(guò)程。
　　3.在第3章中,使用MOD法制備了750℃退火溫度下的NBT-BT6薄膜。使用掃描探針顯微鏡表征了薄膜的壓電響應(yīng)蝴蝶回線,從而獲得了薄膜的壓電應(yīng)變和有效壓電系數(shù)*33d?；谝陨辖Y(jié)果,進(jìn)一步討論了MPB附近的NBT-BT