柔性鋯鈦酸鉛鐵電薄膜的制備及其電學(xué)性能的研究.pdf

1、鋯鈦酸鉛作為一種典型的鐵電材料，已廣泛應(yīng)用于微機(jī)械系統(tǒng)、鐵電存儲(chǔ)器、傳感器等領(lǐng)域。但就柔性微型器件的應(yīng)用來說，柔性器件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、薄膜和薄膜/襯底界面質(zhì)量、器件性能與柔性彎曲的關(guān)系仍是需要深入研究的問題。眾所周知，鋯鈦酸鉛鐵電薄膜的性能與其鐵電極化緊密關(guān)聯(lián)，因此柔性彎曲引入的外應(yīng)力對(duì)薄膜鐵電極化的影響也尤為重要。
　　本論文針對(duì)PbZr0.52Ti0.48O3(PZT)鐵電薄膜的制備和其在彎曲狀態(tài)下的性能研究，主要分為以下三方面的內(nèi)

2、容:
　　(1)高質(zhì)量PZT鐵電薄膜的制備及其鐵電性能。加入過量鉛制備了純相且高致密的靶材，采用脈沖激光沉積法，篩選生長參數(shù)，在硬質(zhì)(001)SrTiO3襯底上制備外延薄膜。采用X射線衍射和原子力顯微鏡表征在不同的襯底溫度與激光能量下生長的PZT薄膜。外延PZT薄膜的電滯回線矩形度好，1 kHz時(shí)其飽和極化強(qiáng)度為78μC/cm2，剩余極化強(qiáng)度為65μC/cm2。
　　(2)柔性PZT薄膜的制備及其微觀壓電效應(yīng)的研究。選用10

3、μm厚的云母作為柔性襯底，優(yōu)化生長參數(shù)后制備了柱狀晶擇優(yōu)取向的鐵電多晶薄膜，薄膜表面達(dá)到納米級(jí)的平整度。云母上生長的Pt/SrRuO3/PZT體系具備遠(yuǎn)高于硬質(zhì)襯底上薄膜的面外壓電響應(yīng)，并通過d31放大面外壓電振幅的模型來解釋其成因。經(jīng)過其彎曲半徑1.4 mm或彎曲保持時(shí)間50h或彎曲次數(shù)10000次后，利用壓電力顯微鏡針尖寫入特定形狀的鐵電極化框圖信號(hào)較好地保留。
　　(3)柔性PbZr0.52Ti0.48O3薄膜在彎曲狀態(tài)下宏

4、觀電學(xué)性質(zhì)的研究。發(fā)現(xiàn)彎曲前后Pt/SrRuO3/PZT/SrRuO3/Pt體系的介電調(diào)諧值仍然大于90％，在彎曲半徑2.2 mm彎曲10000次后其飽和極化強(qiáng)度仍然大于60μC/cm2。超薄柔性襯底薄膜內(nèi)應(yīng)力很小;彎曲應(yīng)變的大小由襯底厚度和彎曲半徑?jīng)Q定，在2.2 mm彎曲半徑下樣品的彎曲應(yīng)變也比較小。
　　綜上所述，本文針對(duì)柔性PZT薄膜在彎曲狀態(tài)下的微觀壓電效應(yīng)和宏觀電學(xué)性質(zhì)的研究，對(duì)進(jìn)一步研究鐵電薄膜在柔性壓電微型傳感器和柔