高性能ZnO、CCTO和ZnO-CCTO復(fù)合薄膜的制備和性能研究.pdf

1、本文通過溶膠-凝膠法制備高性能ZnO薄膜、CCTO薄膜和ZnO/CCTO復(fù)合薄膜，采用X射線衍射、掃描電子顯微鏡、原子力顯微鏡和X射線電子能譜等技術(shù)對薄膜的成份和微觀形態(tài)進(jìn)行了分析。采用直流壓敏電阻參數(shù)儀和4294A阻抗分析儀對薄膜的壓敏性能和介電性能進(jìn)行了檢測和分析。
　　本研究主要內(nèi)容包括：⑴研究了Sc2O3摻雜和Sc2O3梯度摻雜對ZnO壓敏薄膜顯微組織和電性能的影響。研究結(jié)果發(fā)現(xiàn)：當(dāng)Sc摻雜量小于或等于0.2 mol％時，

2、晶粒尺寸隨摻雜量的增加而增大，當(dāng)Sc摻雜量大于0.2 mol%時，ZnO晶粒尺寸降低，電位梯度與晶粒尺寸變化趨勢相反。當(dāng)Sc摻雜量為0.4 mol%時，非線性系數(shù)高達(dá)到3.7；Sc上梯度摻雜ZnO薄膜，非線性系數(shù)高達(dá)6.8，漏電流僅為109μA，電位梯度VT為27.32 V/mm，比下梯度膜具有更優(yōu)異的綜合電性能。⑵研究了SrO摻雜和SrO梯度摻雜對CCTO介電薄膜顯微組織和電性能的影響。研究結(jié)果發(fā)現(xiàn)：Sr摻雜Ca1-xSrxCu3Ti

3、4O12薄膜中，當(dāng)x=0.05時，薄膜的介電常數(shù)升到了4000，比未摻雜的 CCTO薄膜的介電常數(shù)高，且在所測頻率范圍內(nèi)保持較好的頻率穩(wěn)定性；下梯度薄膜 LDT的低頻介電常數(shù)最高達(dá)3800，且隨頻率的增加僅有緩慢的下降趨勢，有較好的頻率穩(wěn)定性，介電損耗為0.03，SrO摻雜CCTO下梯度薄膜的綜合電性能比上梯度膜的綜合電性能更優(yōu)異。⑶研究了ZnO和CCTO復(fù)合薄膜的電性能以及Sc2O3和SrO梯度摻雜對ZnO/CCTO復(fù)合薄膜的顯微組織

4、和電性能的影響。研究結(jié)果發(fā)現(xiàn)：CCTO薄膜可以在ZnO薄膜生長良好，復(fù)合薄膜可以獲得比單一CCTO薄膜更高的介電常數(shù)和更低的介電損耗，而且復(fù)合薄膜的壓敏性能也比單一CCTO薄膜高，ZnO/CCTO復(fù)合薄膜的非線性系數(shù)為2.1，漏電流為495μA，電位梯度為42.3 V/mm，介電常數(shù)高達(dá)4000；ZnO上梯度膜和CCTO下梯度膜復(fù)合薄膜的晶粒尺寸最大，其他樣品晶粒尺寸相當(dāng)，低頻介電常數(shù)高達(dá)4000，非線性系數(shù)為2.4，漏電流為447μA