粒子辐照对锆钛酸铅薄膜电学特性的影响及其退火效应
发布时间：2024-03-10 20:51
锆钛酸铅薄膜材料因具有优异的铁电、压电、热释电等性能受到研究人员的广泛关注。以锆钛酸铅铁电薄膜为关键材料的传感器、存储器、红外探测器等电子元器件在航天领域有非常好的应用前景。然而航天用电子元器件会受到各种环境因素的侵扰。其中,带电粒子辐射严重影响了材料与器件的服役特性,进而影响了航天器的稳定运行与服役寿命。因此,研究锆钛酸铅薄膜材料的辐射退化规律及机理对于航天用电子器件的设计和使用至关重要。利用溶胶-凝胶法制备了锆钛酸铅铁电薄膜,研究基底(Pt/Ti/SiO2/Si基和Si基)和退火温度(600℃、650℃、700℃、750℃)对PbZr0.52Ti0.48O3(PZT)铁电薄膜性能的影响,通过对相关测试结果进行比较,发现以Pt为基底,650℃制备的PZT薄膜具有最好的结晶度、表面形貌和电学性能。通过系统研究电子辐照能量和注量对PZT铁电薄膜电学特性的影响规律,可以发现随着辐照能量和注量的增加,辐照样品的极化强度和介电常数退化明显,低频介电损耗随能量和注量增加而减小,高频介电损耗没有明显变化。同时,...
【文章页数】：83 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 课题背景及研究意义
1.2 铁电效应及铁电薄膜材料发展现状
1.2.1 铁电效应研究现状
1.2.2 铁电材料的电滞回线
1.2.3 铁电效应的产生机制
1.2.4 铁电薄膜材料发展现状
1.3 铁电薄膜的制备方法
1.3.1 溶胶-凝胶(Sol-gel)法
1.3.2 磁控溅射法
1.3.3 脉冲激光沉积法(PLD)
1.3.4 金属有机化学气相沉积法(MOCVD)
1.3.5 铁电薄膜制备方法比较
1.4 铁电材料的辐照损伤研究
1.4.1 空间带电粒子辐照环境
1.4.2 PZT的辐照损伤研究进展
1.5 本论文主要研究内容
第2章 实验材料及研究方法
2.1 实验原料及薄膜制备
2.1.1 实验原料
2.1.2 PZT薄膜制备
2.2 电极制备
2.3 薄膜测试方法
2.3.1 物相及成分分析
2.3.2 表面形貌及薄膜厚度分析
2.3.3 电学性能测试与分析
2.4 粒子辐照试验及辐照模拟计算
2.4.1 带电粒子辐照试验设备及参数
2.4.2 辐照模拟计算
第3章 基底及退火温度对PZT薄膜结构与性能的影响
3.1 引言
3.2 基底对PZT薄膜的影响
3.2.1 基底对PZT薄膜微观组织结构的影响
3.2.2 基底对PZT薄膜表面形貌的影响
3.2.3 基底对PZT薄膜电学性能的影响
3.3 退火温度对PZT薄膜的影响
3.3.1 退火温度对PZT薄膜微观组织结构的影响
3.3.2 退火温度对PZT薄膜表面形貌的影响
3.3.3 退火温度对PZT薄膜铁电性能的影响
3.3.4 退火温度对PZT薄膜介电性能的影响
3.4 本章小结
第4章 电子辐照对PZT薄膜电学特性的影响及其演化规律
4.1 引言
4.2 电子辐照实验
4.3 电子能量对PZT铁电薄膜电学性能的影响
4.3.1 低能电子辐照对PZT铁电薄膜电学性能的影响
4.3.2 高能电子辐照对PZT薄膜电学性能的影响
4.4 电子辐照注量对PZT铁电薄膜电学性能的影响
4.4.1 辐照注量对PZT薄膜铁电性能的影响
4.4.2 电子辐照注量对PZT薄膜介电性能的影响
4.5 电子辐照样品的退火效应
4.5.1 退火温度对辐照样品电学性能回复的影响
4.5.2 退火气氛对辐照样品电学性能回复的影响
4.6 本章小结
第5章 质子辐照对PZT薄膜的电学特性影响及其演化规律
5.1 引言
5.2 质子辐照实验
5.2.1 SRIM模拟
5.2.2 质子辐照注量设计
5.3 质子辐照对PZT薄膜电学性能的时间演化过程的影响
5.3.1 质子辐照对PZT薄膜铁电性能的时间演化过程的影响
5.3.2 质子辐照对PZT薄膜电学性能的时间演化过程的影响
5.4 质子辐照注量对PZT薄膜电学性能的影响
5.4.1 质子辐照注量对PZT薄膜铁电性能的影响
5.4.2 质子辐照注量对PZT薄膜介电性能的影响
5.5 质子辐照对PZT薄膜物相结构的影响
5.5.1 质子辐照注量对PZT薄膜物相结构的影响
5.5.2 质子辐照对PZT薄膜残余应力的影响
5.5.3 质子辐照对PZT薄膜元素价态的影响
5.6 质子辐照样品的退火效应
5.6.1 退火温度对质子辐照样品铁电性能回复的影响
5.6.2 退火温度对质子辐照样品介电性能回复的影响
5.7 本章小结
结论
参考文献
致谢
本文编号：3925301
【文章页数】：83 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 课题背景及研究意义
1.2 铁电效应及铁电薄膜材料发展现状
1.2.1 铁电效应研究现状
1.2.2 铁电材料的电滞回线
1.2.3 铁电效应的产生机制
1.2.4 铁电薄膜材料发展现状
1.3 铁电薄膜的制备方法
1.3.1 溶胶-凝胶(Sol-gel)法
1.3.2 磁控溅射法
1.3.3 脉冲激光沉积法(PLD)
1.3.4 金属有机化学气相沉积法(MOCVD)
1.3.5 铁电薄膜制备方法比较
1.4 铁电材料的辐照损伤研究
1.4.1 空间带电粒子辐照环境
1.4.2 PZT的辐照损伤研究进展
1.5 本论文主要研究内容
第2章 实验材料及研究方法
2.1 实验原料及薄膜制备
2.1.1 实验原料
2.1.2 PZT薄膜制备
2.2 电极制备
2.3 薄膜测试方法
2.3.1 物相及成分分析
2.3.2 表面形貌及薄膜厚度分析
2.3.3 电学性能测试与分析
2.4 粒子辐照试验及辐照模拟计算
2.4.1 带电粒子辐照试验设备及参数
2.4.2 辐照模拟计算
第3章 基底及退火温度对PZT薄膜结构与性能的影响
3.1 引言
3.2 基底对PZT薄膜的影响
3.2.1 基底对PZT薄膜微观组织结构的影响
3.2.2 基底对PZT薄膜表面形貌的影响
3.2.3 基底对PZT薄膜电学性能的影响
3.3 退火温度对PZT薄膜的影响
3.3.1 退火温度对PZT薄膜微观组织结构的影响
3.3.2 退火温度对PZT薄膜表面形貌的影响
3.3.3 退火温度对PZT薄膜铁电性能的影响
3.3.4 退火温度对PZT薄膜介电性能的影响
3.4 本章小结
第4章 电子辐照对PZT薄膜电学特性的影响及其演化规律
4.1 引言
4.2 电子辐照实验
4.3 电子能量对PZT铁电薄膜电学性能的影响
4.3.1 低能电子辐照对PZT铁电薄膜电学性能的影响
4.3.2 高能电子辐照对PZT薄膜电学性能的影响
4.4 电子辐照注量对PZT铁电薄膜电学性能的影响
4.4.1 辐照注量对PZT薄膜铁电性能的影响
4.4.2 电子辐照注量对PZT薄膜介电性能的影响
4.5 电子辐照样品的退火效应
4.5.1 退火温度对辐照样品电学性能回复的影响
4.5.2 退火气氛对辐照样品电学性能回复的影响
4.6 本章小结
第5章 质子辐照对PZT薄膜的电学特性影响及其演化规律
5.1 引言
5.2 质子辐照实验
5.2.1 SRIM模拟
5.2.2 质子辐照注量设计
5.3 质子辐照对PZT薄膜电学性能的时间演化过程的影响
5.3.1 质子辐照对PZT薄膜铁电性能的时间演化过程的影响
5.3.2 质子辐照对PZT薄膜电学性能的时间演化过程的影响
5.4 质子辐照注量对PZT薄膜电学性能的影响
5.4.1 质子辐照注量对PZT薄膜铁电性能的影响
5.4.2 质子辐照注量对PZT薄膜介电性能的影响
5.5 质子辐照对PZT薄膜物相结构的影响
5.5.1 质子辐照注量对PZT薄膜物相结构的影响
5.5.2 质子辐照对PZT薄膜残余应力的影响
5.5.3 质子辐照对PZT薄膜元素价态的影响
5.6 质子辐照样品的退火效应
5.6.1 退火温度对质子辐照样品铁电性能回复的影响
5.6.2 退火温度对质子辐照样品介电性能回复的影响
5.7 本章小结
结论
参考文献
致谢
本文编号：3925301
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