无铅钛酸铋钠钾薄膜的制备与热释电性能研究

发布时间：2017-03-31 02:07

  本文关键词：无铅钛酸铋钠钾薄膜的制备与热释电性能研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：众所周知,如钛酸铅和锆钛酸铅等铅基铁电体因其拥有优越的介电性能、压电性能、铁电性和热释电性能而被广泛应用在电子器件中,已成为不可缺少的功能材料。但这类材料在制备过程中常需要高温处理,而高温会造成铅的严重地挥发。这种现象不仅对材料本身的性能造成损失,而且在材料的制备和应用的过程中对环境也会造成严重的污染。因此,制备具有优越性能的不含铅的铁电材料为目前需要研究的重点。本文采用溶胶-凝胶法制备了(Na_(0.85)K_(0.15))_(0.5)Bi_(0.5)TiO_3(NKBT)薄膜,并引入Pb_(0.8)La_(0.1)Ca_(0.1)Ti_(0.975)O_3(PLCT)与LaNiO_3(LNO)为种子层,成功得到了能在较低温度结晶并具有高性能的复合薄膜。在引入种子层的基础上,制得PLCT/NKBT多层复合薄膜,研究了多层结构对薄膜的影响。种子层的引入、薄膜的多层结构和薄膜的退火温度对薄膜的性能有着至关重要的影响。选取合适的种子层和薄膜结构,同时控制薄膜的退火温度是获得高性能薄膜的重要途径。通过PLCT种子层的引入,成功地降低了NKBT铁电薄膜的结晶温度。研究发现,种子层优化的NKBT薄膜在550℃晶化时具有较低的介电常数,以及较高的热释电系数,因此可以获得了较高的探测优值。PLCT/NKBT多层复合薄膜在500℃退火时,降低了界面间的扩散的现象,使得多层薄膜具有优异的性能,特别是热释电性能。为了获得真正的无铅薄膜,在研究PLCT优化的KNBT薄膜基础上,对LNO优化的NKBT薄膜进行了进一步研究,发现在NKBT/LNO复合薄膜中,500℃退火的复合薄膜展现出更强的(100)择优取向性。此外,500℃退火复合薄膜有效的降低了界面扩散的发生,从而提高了薄膜的电性能。同时发现择优取向结构也有利于提高复合薄膜的电性能,有效的降低薄膜的介电常数、损耗和漏电流密度,相对地提高薄膜的热释电系数,获得高探测优值的薄膜。
【关键词】：溶胶-凝胶法 种子层 多层薄膜 热释电性能
【学位授予单位】：哈尔滨理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TB383.2
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 第1章 绪论10-22
• 1.1 铁电薄膜材料的介绍10-17
• 1.1.1 铁电薄膜材料的背景10
• 1.1.2 发展进展和研究意义10-12
• 1.1.3 铁电薄膜材料结构及分类12-14
• 1.1.4 铁电薄膜材料的基本特性14-17
• 1.2 铁电薄膜材料常用的制备方法17-20
• 1.2.1 溅射法17-18
• 1.2.2 脉冲激光沉积法(PLD)18
• 1.2.3 分子束外延（MBE）18
• 1.2.4 激光分子束外延法（L-MBE）18-19
• 1.2.5 金属有机化学气相沉积法（MOCVD）19
• 1.2.6 水热法19
• 1.2.7 溶胶-凝胶法（Sol-Gel）19-20
• 1.3 铁电薄膜的应用20
• 1.4 课题来源及研究的主要内容20-22
• 1.4.1 课题来源20-21
• 1.4.2 课题研究的主要内容21-22
• 第2章 材料及制备方法22-27
• 2.1 实验材料与制备设备22-23
• 2.1.1 制备薄膜所需的实验材料22
• 2.1.2 实验材料22-23
• 2.2 薄膜的制备23-26
• 2.2.1 NKBT前驱体溶液的制备23
• 2.2.2 PLCT前驱体溶液的制备23-24
• 2.2.3 LNO前驱体溶液的制备24
• 2.2.4 衬底处理24
• 2.2.5 薄膜的制备24-26
• 2.3 薄膜电极制备26
• 2.4 薄膜的测试与分析26-27
• 2.4.1 X射线衍射分析26
• 2.4.2 扫描电子显微镜观察26
• 2.4.3 电学性能测试26-27
• 第3章 NKBT/PLCT复合薄膜及PLCT/NKBT多层薄膜的性能研究27-38
• 3.1 晶化温度对NKBT/PLCT复合薄膜的取向与电性能的影响27-32
• 3.1.1 不同晶化温度NKBT/PLCT复合薄膜的微结构表征27-29
• 3.1.2 不同晶化温度NKBT/PLCT复合薄膜的电性能研究29-32
• 3.2 PLCT/NKBT多层薄膜的界面扩散和热释电性能的研究32-36
• 3.2.1 PLCT/NKBT多层薄膜的结晶取向分析32-33
• 3.2.2 PLCT/NKBT多层薄膜的界面扩散研究33-34
• 3.2.3 PLCT/NKBT多层薄膜漏电流特性及热释电性能分析34-36
• 3.3 本章小结36-38
• 第4章 高(100)取向的NKBT/LNO复合薄膜的电性能研究38-46
• 4.1 纯NKBT薄膜与NKBT/LNO薄膜的表征分析38-41
• 4.2 纯NKBT薄膜与NKBT/LNO薄膜的界面扩散分析41
• 4.3 纯NKBT薄膜与NKBT/LNO薄膜的电性能的研究41-45
• 4.4 本章小结45-46
• 结论46-48
• 参考文献48-52
• 攻读学位期间发表的学术论文52-53
• 致谢53

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4 杨杰;时新红;赵丽滨;;Al-Mylar层合薄膜力学性能试验测试[A];北京力学会第17届学术年会论文集[C];2011年

5 黄文裕;;用快原子轰击质谱法研究Si_3N_4-GaAs薄膜的深度分布[A];中国电子学会生产技术学会理化分析四届年会论文集下册[C];1991年

6 张东波;魏悦广;;薄膜/基体的热失配致界面层裂研究[A];损伤、断裂与微纳米力学进展：损伤、断裂与微纳米力学研讨会论文集[C];2009年

7 张化福;刘汉法;祁康成;;p-SiTFT栅绝缘层用SiN薄膜的制备与研究[A];第六届中国功能材料及其应用学术会议论文集（1）[C];2007年

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1 ;非PVC医用输液袋共挤薄膜的生产[N];中国包装报;2005年

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