有机铁电P（VDF-TrFE）薄膜性能的光电调控
发布时间：2021-01-04 11:56
聚偏二氟乙烯-三氟乙烯P（VDF-TrFE）（70:30 mol%）作为铁电聚合物材料的一种,具有传统无机铁电材料不具备的柔性,相比其他有机小分子材料,其饱和极化强度和居里温度高、热稳定好、易于加工。在传感器、存储器、光伏电子,人造皮肤等微电子领域有着广泛的应用前景。在以要求元器件低电压低功耗著称的微电子领域,P（VDF-TrFE）过高的矫顽力限制了其应用,因此,有必要寻找有效的方式对其矫顽力进行调控。对于无机铁电薄膜,常见的调控方法包括（1）应力调控:借助刚性衬底在薄膜内产生面内应力从而调控薄膜的极化强度和矫顽力;（2）缺陷调控:通过引入带电缺陷如氧空位,利用它和铁电偶极子的静电相互作用来影响铁电畴的形态,从而调控铁电薄膜的铁电回线特性;（3）界面电学调控:利用金属和半导体材料具有不同电荷屏蔽能力的特性,通过构建铁电/金属界面或者铁电/半导体界面调控薄膜的铁电性能。P（VDF-TrFE）作为一种有机高分子聚合物,很难与刚性衬底耦合,也不容易引入带电缺陷。因此,我们采用界面电学调控的方法对P（VDF-TrFE）薄膜的铁电性能进行调控。在本文中,我们分别在金属衬底金（Au/Si）和半导体...
【文章来源】：中国科学技术大学安徽省 211工程院校 985工程院校
【文章页数】：77 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１．１以ＢａＴｉ０３为代表的位移型铁电相变，Ａ位是Ｂａ２＋离子，Ｂ位是Ｔｉ４＋离子，以??ＮａＮ０２为代表的有序－无序型铁电相变１２６１
?（１．１．２）??其中极化强度Ｐ代表单位体积内的电偶极矩。电位移（或者极化强度Ｐ）和电场??的关系曲线可以研究电介质材料具体类型。图１．２中，当￡＞和￡呈现线性关系时，??ｅ是个常数，称为线型介电材料，这样的材料内部不存在永久偶极子，当外部电??场五去掉以后，没有剩余极化，偶数尼龙－６就属于这种线型介电材料。偶极玻??璃（ｄｉｐｏｌａｒ?ｇｌａｓｓ）是指材料内部存在偶极子，但是这些偶极子是孤立的，彼此之??间相互作用很弱，不能够形成铁电畴，常见的有机聚合物偶极玻璃在侧链上附有??－ＣＮ，－Ｎ０２等基团，材料的介电常数可以相应提高［３５，３６］。对于顺电体而言，偶极??子之间的相互作用增强，但是还不足以形成有序的铁电畴，当ＰＶＤＦ处于非结晶??态，或者温度升高超过居里点时，材料转化为顺电相，顺电材料可以对外场的变??化做出及时的响应［３７］。弛豫铁电材料在内部无序的基础上形成部分有序??（ｎａｎｏｐｏｌａｒ）的状态
人合成了不同组分比例的ＶＤＦ／ＴｒＦＥ复合薄膜，当ＶＤＦ含量的在５０－８０?ｍｏｌ％时，??可以观测到居里点，而单纯的ＰＶＤＦ薄膜由于在居里点以下已经熔化，并不能观??测到居里点。图１．３是Ｐ（ＶＤＦｘ－ＴｒＦＥＮｘ）的相图，随着ＶＤＦ所占摩尔比例的增加，??复合薄膜的熔点下降，居里点升高，当Ｘ＝０．８２时，熔点和居里点一样，不加外??电场时ＰＣＶＤＦ＾ＴｒＦＥｕ）薄膜加热和冷却的过程中在低温区时居里点变化的很缓??慢，存在一个“ｓｈｏｕｌｄｅｒ”，ＴｃＴ?（ｐｏｌｅｄ）表不加电场时的薄膜的居里点，在低温区??没有“ｓｈｏｕｌｄｅｒ”，未发生明显的热滞现象。ＰＣＶＤＦｘ－ＴｒＦＥ＾）当ｘ＝０．６？０．８时，薄??膜的剩余极化强度很大，实际测的有１１?ＨＣ／ｃｍ２［４４］。常用的Ｐ（ＶＤＦ－ＴｒＦＥ）的摩??尔比为（６５：３５）以及（７０：３０），此时薄膜的剩余极化强度很大，薄膜开始结晶凝??固的温度Ｔｓ高于Ｐ（ＶＤＦ－ＴｒＦＥ）的居里点，从Ｔｓ温度冷却下来经居里点Ｔｃ，薄??膜内部形成铁电畴，不过此时各个铁电畴取向杂乱。??５??
本文编号：2956722
【文章来源】：中国科学技术大学安徽省 211工程院校 985工程院校
【文章页数】：77 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１．１以ＢａＴｉ０３为代表的位移型铁电相变，Ａ位是Ｂａ２＋离子，Ｂ位是Ｔｉ４＋离子，以??ＮａＮ０２为代表的有序－无序型铁电相变１２６１
?（１．１．２）??其中极化强度Ｐ代表单位体积内的电偶极矩。电位移（或者极化强度Ｐ）和电场??的关系曲线可以研究电介质材料具体类型。图１．２中，当￡＞和￡呈现线性关系时，??ｅ是个常数，称为线型介电材料，这样的材料内部不存在永久偶极子，当外部电??场五去掉以后，没有剩余极化，偶数尼龙－６就属于这种线型介电材料。偶极玻??璃（ｄｉｐｏｌａｒ?ｇｌａｓｓ）是指材料内部存在偶极子，但是这些偶极子是孤立的，彼此之??间相互作用很弱，不能够形成铁电畴，常见的有机聚合物偶极玻璃在侧链上附有??－ＣＮ，－Ｎ０２等基团，材料的介电常数可以相应提高［３５，３６］。对于顺电体而言，偶极??子之间的相互作用增强，但是还不足以形成有序的铁电畴，当ＰＶＤＦ处于非结晶??态，或者温度升高超过居里点时，材料转化为顺电相，顺电材料可以对外场的变??化做出及时的响应［３７］。弛豫铁电材料在内部无序的基础上形成部分有序??（ｎａｎｏｐｏｌａｒ）的状态
人合成了不同组分比例的ＶＤＦ／ＴｒＦＥ复合薄膜，当ＶＤＦ含量的在５０－８０?ｍｏｌ％时，??可以观测到居里点，而单纯的ＰＶＤＦ薄膜由于在居里点以下已经熔化，并不能观??测到居里点。图１．３是Ｐ（ＶＤＦｘ－ＴｒＦＥＮｘ）的相图，随着ＶＤＦ所占摩尔比例的增加，??复合薄膜的熔点下降，居里点升高，当Ｘ＝０．８２时，熔点和居里点一样，不加外??电场时ＰＣＶＤＦ＾ＴｒＦＥｕ）薄膜加热和冷却的过程中在低温区时居里点变化的很缓??慢，存在一个“ｓｈｏｕｌｄｅｒ”，ＴｃＴ?（ｐｏｌｅｄ）表不加电场时的薄膜的居里点，在低温区??没有“ｓｈｏｕｌｄｅｒ”，未发生明显的热滞现象。ＰＣＶＤＦｘ－ＴｒＦＥ＾）当ｘ＝０．６？０．８时，薄??膜的剩余极化强度很大，实际测的有１１?ＨＣ／ｃｍ２［４４］。常用的Ｐ（ＶＤＦ－ＴｒＦＥ）的摩??尔比为（６５：３５）以及（７０：３０），此时薄膜的剩余极化强度很大，薄膜开始结晶凝??固的温度Ｔｓ高于Ｐ（ＶＤＦ－ＴｒＦＥ）的居里点，从Ｔｓ温度冷却下来经居里点Ｔｃ，薄??膜内部形成铁电畴，不过此时各个铁电畴取向杂乱。??５??
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