PZT压电薄膜柔性化异质集成制造及其电学性能研究

发布时间：2020-12-06 07:18

　　PbZr_0.53Ti_0.47O₃（PZT）陶瓷作为一种功能性的铁电材料,在微机械系统、能量采集、智能传感器、铁电存储器等领域得到了广泛的应用。然而,随着智能终端设备的不断普及,传统的压电陶瓷器件已不能满足当今可穿戴器件微型化、柔性化、便携式的发展需求。因此,如何用一种简单高效、成本低廉的方法实现PZT薄膜的柔性制备是柔性可穿戴器件应用里一个急需解决的关键问题。论文创新性地利用可控剥离技术（CST）实现了刚性基底上PZT薄膜的可靠剥离,制备出柔性PZT压电薄膜。首先采用Sol-Gel技术在Si基底和蓝宝石上制备了PZT薄膜,结晶良好、晶粒分布均匀、表面无裂纹,并且具有良好的铁电性。从理论分析和研究了薄膜/脆性基底体系在薄膜可控剥离过程中的断裂路径和断裂机制,分别建立了薄膜/Si和薄膜/蓝宝石两种体系,研究了不同硬度的基底对剥离过程的影响。在薄膜/Si体系中,发现在一定厚度范围内,缓冲层镍酸镧越厚,越有助于PZT薄膜的成膜与结晶,并且采用控制镍酸镧层厚的方法实现了对PZT薄膜的可控剥离。在薄膜/蓝宝石体系中,通过改变电镀液的... 

【文章来源】：中北大学山西省

【文章页数】：79 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

PZT二元固溶体系相图

1.2.2 PZT 性能1.2.2.1 铁电性典型铁电材料的极化强度P和外部电场强度E的电滞回线关系如图1.2所示。当外部正向电场较小时，外部电场会引起畴壁的运动。最后整个晶体内部电畴呈现单一方向，此时晶体内部分布杂乱的电畴极化已经全部完成。随着电场增加，极化强度逐渐饱和，然后再通过离子和电子的线性位移极化，极化强度会沿着直线BC呈小幅度增加。当晶体内部得极化达到饱和后，发现极化强度会随着电场强度的逐步减小而减小，但是并没有按照之前增长的OB段曲线重合，而是沿着CBD段曲线。若电场减小为零的时候，极化强度却没有立即减小到零，而是仍然具有一定的极化强度值，用Pr表示

反应的是力和电之间的关系。压电效应包括正压电效应和逆压电效应[17]（如图1.3所示），下面将阐述正压电效应的作用机理[18]：当受到外部应力作用时，材料的两种电荷中心不再完全重合，表现出带电性（图1.4所示）。而当取消外加应力时，两个表面的电荷消失，材料回到初始状态。图1.3 压电效应示意图：（a）正压电效应；（b）逆压电效应（a）无应力 （b）压应力 （c）拉应力图1.4 正压电效应的机理

【参考文献】：
期刊论文
[1]供热系统物联网终端网络设计[J]. 吴飞,王晓明,任文举,吴朝霞,张凯萱,郝利明,张艳玲,沈雅婷.  物联网技术. 2012(01)
[2]铁电薄膜、多层膜及异质结构研究[J]. 朱信华,刘治国.  物理. 1999(02)

博士论文
[1]BiFeO3基铁电异质结构及其电学性能研究[D]. 朱汉飞.山东大学 2017

硕士论文
[1]溶胶-凝胶PZT铁电薄膜在外场作用下的畴变研究[D]. 王祥宇.哈尔滨工业大学 2016
[2]低频响应压电—电磁复合式能量采集器设计制造研究[D]. 陈东红.中北大学 2016
[3]金属氧化物掺杂改性的BiFeO3-BaTiO3室温多铁陶瓷的结构、压电及多铁性能研究[D]. 伍小兰.四川师范大学 2015
[4]PZT薄膜的制备、表征及图形化研究[D]. 王克园.重庆大学 2012



本文编号：2900958