用于微执行器的PZT压电薄膜制备与表征

发布时间：2018-06-21 10:11

  本文选题：PZT压电薄膜 + 溶胶凝胶法　； 参考：《大连理工大学》2015年硕士论文

【摘要】：本文采用溶胶凝胶法制备PZT压电薄膜,并对其晶向结构,表面形貌,介电性能进行表征。分析了退火温度、溶胶凝胶体铅含量与退火时间对钙钛矿结构形成的影响。XRD与SEM测试结果表明,旋涂铅过量30%的PZT溶胶凝胶于550℃C中退火10min后,只有很小一部分焦绿石相开始转化为疏松钙钛矿结构；于600℃C或者更高温度退火10min后薄膜得到完全钙钛矿结构；在退火温度大于600℃C时,溶胶凝胶体中铅量过量20%可消除焦绿石相；在铅含量充足的条件下,如果退火处理时间不足也无法完全得到钙钛矿结构。退火温度越高,晶粒越大,而晶界数量减少。不同的热处理工艺制备PZT薄膜需要考虑不同的退火温度与退火时间。研究了PZT薄膜晶向生长的影响因素,包括热分解有机物温度、热分解膜厚度与下电极热处理条件。(100)取向度较高的PZT薄膜通过改变热分解膜的厚度得到。介电性能测试发现(100)取向度较高的PZT薄膜介电性能要优越多晶PZT薄膜。在第三章的最后提出(100)取向的柱状结构与晶向杂乱结构的生长模型。在本文第四章,采用溶胶凝胶法制备掺杂镱、锰、锶金属离子的PYZT、PMZT、 PSZT薄膜,表征其晶向结构,极化性能与介电性能。XRD测试结果表明,掺杂镱0.01mol的薄膜XRD衍射角大小变化较大；相比较于未经掺杂的薄膜晶向,掺杂锰和掺杂锶的薄膜晶向变得杂乱；掺杂镱0.01mol,0.02mol与0.03mol的薄膜介电性能测试结果表明：在LCR驱动频率为0.011kHz时,掺杂0.01mol后薄膜介电常数提高18.9%；而随着掺杂镱量增加为0.02mol和0.03mol后,薄膜介电常数开始下降；掺杂镱薄膜的P-E曲线表明薄膜的极化性能随着掺杂量的增加而降低；掺杂0.01mol锰的薄膜介电性能与P-E曲线测试结果显示：在LCR驱动频率为0.011kHz时,掺杂0.01mol后薄膜介电常数提高31%,并且其介电损耗增加；而剩余极化强度与矫顽场强有所下降；掺杂0.02mol锶的薄膜介电性能与P-E曲线测试结果显示：在LCR驱动频率为0.011kHz时,掺杂0.02mol锶后薄膜介电常数提高12.8%,并且介电损耗增加；剩余极化强度与矫顽场强有所下降；最后制作了PZT薄膜压电微执行器,利用多普勒激光测振仪测试薄膜的变形幅度。对比多晶PZT压电薄膜微执行器发现,(100)方向的PZT薄膜振动幅度更大,而且抗击穿性能更为优越。
[Abstract]:In this paper, PZT piezoelectric thin films were prepared by sol-gel method, and their crystal structure, surface morphology and dielectric properties were characterized. The effects of annealing temperature, sol-gel lead content and annealing time on the formation of perovskite structure were analyzed. The results showed that the PZT-sol gel with 30% spin-coated lead was annealed at 550 鈩，

本文编号：2048239