A位非化学计量比对钛酸铋钠基铁电薄膜的结构和电学性能的影响

发布时间：2023-04-01 23:09

　　近年来,随着化石燃料等不可再生资源的不断消耗,能源危机日渐突出,其中电介质材料因其快速的充放电过程和较高的功率密度等优点获得研究人员的广泛研究。常见的电介质材料主要有:铁电材料、反铁电材料、弛豫铁电体和线性电介质材料四种。铁电材料凭借其自身优势获得大量研究,其中钛酸铋钠(Bi_0.5Na_0.5Ti O₃,BNT)基铁电薄膜材料研究较多。主要原因是BNT室温下良好的铁电性能,剩余极化强度高(76μC/cm²)、较高的居里温度(320°C)等。但BNT在高温退火过程中A位的铋、钠元素极易挥发,导致薄膜漏电流大,影响薄膜微观结构和储能密度。本文研究A位非化学计量比的变化对BNT基铁电薄膜中的微观结构和电学性能的影响机制。采用化学溶液沉积法(CSD),在Pt/Ti/Si O₂/Si基底上,分别制备Bi₍0.5(1+x))Na₍0.5(1+y))T(x,y=0,±5%,+10%)和BNT₍(1-x))Mn_x

【文章页数】：64 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
abstract
第1章 绪论
    1.1 铁电材料概述
    1.2 电介质材料发展及应用
        1.2.1 电介质材料储能原理
        1.2.2 常见电介质材料分类
    1.3 铁电薄膜的制备方法
        1.3.1 金属化学气相沉积(MOCVD)
        1.3.2 化学溶液沉积法(CSD)
        1.3.3 磁控溅射
        1.3.4 脉冲激光沉积(PLD)
        1.3.5 分子束外延(MBE)
    1.4 钛酸铋钠基铁电材料概述
        1.4.1 钛酸铋钠
        1.4.2 钛酸铋钠基铁电薄膜研究现状
        1.4.3 挥发元素种类的探究
    1.5 本题的选题依据以及主要研究内容
第2章 BNT铁电薄膜的制备与表征
    2.1 实验材料及设备
        2.1.1 实验材料
        2.1.2 实验设备
    2.2 薄膜制备及实验环境
        2.2.1 前驱体的制备
        2.2.2 基底的选择与清洗
        2.2.3 薄膜制备过程
        2.2.4 顶电极制备
    2.3 薄膜的微观结构表征
        2.3.1 X-射线衍射仪
        2.3.2 场发射扫描电子显微镜
        2.3.3 原子力显微镜
    2.4 薄膜电学性能测试
        2.4.1 铁电性能
        2.4.2 半导体性能测试
第3章 Bi₍0.5(1+x))Na₍0.5(1+y))(x,y=0,±5%,+10%)薄膜的制备与性能研究
    3.1 引言
    3.2 Bi₍0.5(1+x))Na₍0.5(1+y))(x,y=0,±5%,+10%)薄膜的制备
    3.3 Bi₍0.5(1+x))Na₍0.5(1+y))(x,y=0,±5%,+10%)薄膜的微观性能
        3.3.1 XRD衍射图
        3.3.2 FESEM形貌
    3.4 Bi₍0.5(1+x))Na₍0.5(1+y))(x,y=0,±5%,+10%)薄膜的电学性能
        3.4.1 铁电性能
        3.4.2 漏电性能
    3.5 Bi₍0.5(1+x))Na₍0.5(1+y))(x,y=0,±5%,+10%)薄膜的储能性能
        3.5.1 Bi₍0.5(1+x))Na₍0.5(1+y))(x,y=0,±5%,+10%)薄膜的Pr、Pmax-Pr值
        3.5.2 九种组分BNT薄膜的储能计算值
    3.6 薄膜材料与陶瓷材料的储能密度对比
    3.7 小结
第4章 BNT₍(1-x))Mn_x(x=0,0.01,0.02,0.03)薄膜的制备与储能性能研究
    4.1 引言
    4.2 BNT₍(1-x))Mn_x(x=0,0.01,0.02,0.03)薄膜的制备
    4.3 BNT₍(1-x))Mn_x(x=0,0.01,0.02,0.03)薄膜的微观结构
        4.3.1 BNT₍(1-x))Mn_x(x=0,0.01,0.02,0.03)薄膜的XRD衍射图
        4.3.2 BNT₍(1-x))Mn_x(x=0,0.01,0.02,0.03)薄膜的FESEM图
        4.3.3 BNT₍(1-x))Mn_x(x=0,0.01,0.02,0.03)薄膜的AFM图
    4.4 BNT₍(1-x))Mn_x(x=0,0.01,0.02,0.03)薄膜的电学性能
        4.4.1 铁电性能
        4.4.2 介电性能
        4.4.3 漏电性能
    4.5 威布尔分布
    4.6 BNT₍(1-x))Mn_x(x=0,0.01,0.02,0.03)薄膜的储能密度
    4.7 BNTM_0.02xZr_0.15y(x,y=0,1)薄膜的铁电性能
    4.8 小结
第5章 总结与展望
    5.1 总结
    5.2 展望
参考文献
致谢
附录A:个人简历
攻读硕士学位期间发表的论文



本文编号：3778042