鋯鈦酸鋇鈣基無鉛壓電薄膜的微觀結(jié)構(gòu)與電性能.pdf

1、(1-x)Ba(Zr0.2Ti0.8)O3-x(Ba0.7Ca0.3)TiO3(BZT-xBCT)無鉛壓電陶瓷在準(zhǔn)同性相界(MPB)區(qū)的壓電系數(shù)d33高達(dá)620pC/N。而薄膜材料不同于塊體材料,其內(nèi)部存在著殘余應(yīng)力,使得薄膜的性能也有別于陶瓷,目前報(bào)道BZT-xBCT薄膜最大的壓電系數(shù)大約為80pm/V,BZT-BCT薄膜并沒像陶瓷那樣,展現(xiàn)出特別優(yōu)異的壓電性能,主要是該體系薄膜面臨著晶化程度低,薄膜質(zhì)量差,薄膜無織構(gòu)等問題。本文在摸

2、索溶膠凝膠法制備BZT-BCT薄膜成膜工藝的基礎(chǔ)上，著眼于解決該體系薄膜面臨的突出問題,試圖通過成分變化、改變薄膜厚度、元素?fù)诫s以及引入種子層等手段,來提高薄膜在MPB附近的壓電性能。
　　采用Sol-gel方法制備了CaTiO3,TiO2和LaNiO3(LNO)種子層以及帶有種子層的BZT-BCT薄膜,研究了種子層對(duì)BZT-BCT薄膜的質(zhì)量、微觀結(jié)構(gòu)以及電性能的影響。利用XRD,AFM以及PFM研究發(fā)現(xiàn),CaTiO3,TiO2種

3、子層的引入可以降低薄膜的晶化溫度,同時(shí),帶有 CaTiO3種子層的BZT-0.50BCT薄膜在一定程度上提高薄膜的晶化程度,TiO2種子層的引入提高了薄膜的質(zhì)量,薄膜表面更加致密平整,帶有LNO種子層的BZT-xBCT薄膜質(zhì)量、晶化程度得到了很大提高,并出現(xiàn)了(100)織構(gòu),相比沒有引入 LNO種子層的薄膜,加入LNO種子層的薄膜電性能有了明顯地提高。
　　帶有LNO種子層的BZT-xBCT薄膜的XRD衍射和ω掃描結(jié)果表明,加入L

4、NO種子層的BZT-xBCT薄膜出現(xiàn)了明顯的(100)織構(gòu),薄膜(100)衍射峰ω掃描結(jié)果表明,隨著x的增加,FWHM值總體呈逐漸變大,說明(100)織構(gòu)變得彌散。其中,當(dāng)x=0.40時(shí),FWHM值為5.1,2Pr值為10.7?C/cm2。BZT-xBCT/LNO薄膜的壓電系數(shù)均高于25 pm/V,越臨近準(zhǔn)同型相界上成分點(diǎn)的薄膜d33值越大,當(dāng) x=0.55時(shí),d33最大值為131.5pm/V。當(dāng)成分不變時(shí),BZT-0.50BCT/LN