Nd掺杂PZT基铁电薄膜能量储存与电卡制冷性能研究
发布时间：2021-07-21 09:29
锆钛酸铅（PZT）铁电薄膜是一种典型的多功能材料,以其优异的铁电、压电、热释电等性能,被广泛的应用于铁电存储器、微执行器、储能电容器、红外探测器、传感器等器件,具有广泛的应用前景。PZT铁电薄膜的极化、退极化相当于电容器的充电、放电过程,PZT薄膜也常被用作储能电容器,同时,基于铁电薄膜电卡效应的固态制冷器件在微机电等领域具有潜在的应用前景。本论文采用sol-gel法,利用spin-coating旋涂法、逐层晶化退火法,在Pt（111）/Ti/SiO2/Si衬底上制备出了 Nd掺杂含量分别为2mol%,4mol%,6mol%,8m0l%的富锆 Pb1-3x/2NdxZr0.948Ti0.052O3 薄膜,锆钛比分别为 100/0,95/5,52/48,0/100 的 Pb0.97Nd0.02ZrxTi1-xO3薄膜,以及不同晶化退火时间的Pb
【文章来源】：广西大学广西壮族自治区 211工程院校
【文章页数】：70 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１－２铁电体的电滞回线??Ｆｉｇ．?１－２?Ｔｈｅ?Ｐ－Ｅ?ｌｏｏｐ?ｏｆ?ｆｅｒｒｏｅｌｅｃｔｒｉｃ?ｍａｔｅｒｉａｌｓ??
１．５?ＰＺＴ薄膜的晶体结构??典型的钙钛矿结构的化合物ＷＰｂ（Ｚｒ，Ｔｉ）０３、ＢａＴｉ０３、Ｂｉ４Ｔｉ３Ｏｌ２、ＳｒＢｉ２Ｔａ２〇ｙ?等，Ｋ－??化学通式均可以农示为ＡＢＣｂ，基本结构如图１－５所示。??？?Ａ离子??ｆ?〇ｂ离子??］，丨於、??１，，零??阁丨－５钙钛矿晶体的蕋本单元??Ｆｉｇ．?１－５?Ｔｈｅ?ｂａｓｉｃ?ｕｎｉｔ?ｏｆ?ｔｈｅ?ｐｅｒｏｖｓｋｉｔｅ?ｃｒｙｓｔａｌ??以ＰＺＴ而言，Ａ位被Ｐｂ２＋离子占据，处于六面体的八个顶点上，Ｂ位为Ｚｒ４＋和Ｔｉ４＋??离子共同占据，处于氧八而体的中心，六个面心则被〇２－离子占据，构成氧八面体。当??晶体受到外力或者外加电场作用时，导致晶胞的正负屮心电荷不重合，０２＿和Ｚｒ＾／ＴＰ??形成电偶极矩，使得铁电品体Ｈ有自发极化。Ｚｒ４＋和Ｔｉ４＋离子半径和化学性质都很相近，??可以形成锆钛比仟意的闹溶体，锆酸铅（ＰｂＺｒＯ；）和钛酸铅（ＰｂＴｉＯ；）的居Ｍ温度分別??为２３２°Ｃ和４９２°Ｃ
测试时上电极刖积的＋准确。用玻璃刀在薄膜表面刮驻许划痕，采用小型磁控派射仪在??薄膜表而先电镀一层Ｃｒ电极，再电镀一层Ａｕ电极，Ｃｒ电极能使电极与薄膜之间连接??的更加紧密。如下图２－５所示，点电极经探针台显微镜放大后投影在电脑屏幕上，探针??和点电极清晰可见，各点电极之间无明显牵连，当施加的外加电场超过击穿场强吋，电??极的破损清晰吋见。??ｉｉＰｌＭＨＨ??图２－５点电极示意图??Ｆｉｇ．?２－５?Ｐｏｉｎｔ?ｅｌｅｃｔｒｏｄｅ?ｓｃｈｅｍａｔｉｃ?ｄｉａｇｒａｍ??２Ａ３．２薄膜铁电性能分析??釆用Ｒａｄｉａｎｔ铁电测试仪对ＰＮＺＴ薄膜的电滞回线、漏电流性能进行测试，测试系??统如图２－６所示。通过铁电性能的测试，可以得出ＰＮＺＴ薄膜的矫顽场＆、剩余极化值??Ｐｒ和最大极化值？＿、击穿场强Ｅｍ）ｓ、漏电流密度等。并通过后续的积分计算得出ＰＮＺＴ??２３??
【参考文献】：
期刊论文
[1]分子束外延InSb薄膜材料的表面微观形貌研究[J]. 周朋,刘铭. 红外. 2017(02)
[2]MgO/Eu2O3共掺杂对Al2O3陶瓷微波介电性能的影响[J]. 张康,李蔚,林慧兴. 无机材料学报. 2015(09)
[3]Pb0.88La0.08(ZrxTi1–x)O3铁电厚膜介电与储能性能研究[J]. 张利文,宋波. 电子元件与材料. 2015(01)
[4]铁电材料中的大电卡效应[J]. 鲁圣国,唐新桂,伍尚华,ZHANG Qi-Ming. 无机材料学报. 2014(01)
[5]高储能密度钛酸钡基复合材料[J]. 王亚军,武晓娟,曾庆轩. 科技导报. 2012(10)
[6]高储能密度介电材料研的究进展[J]. 黄佳佳,张勇,陈继春. 材料导报. 2009(S1)
[7]铁电薄膜及其应用技术的最新进展[J]. 王卓,杨长红. 新材料产业. 2004(09)
博士论文
[1]钛酸钡系铁电薄膜的制备及光学和光电行为研究[D]. 彭静.武汉大学 2013
[2]铁电薄膜材料及在介质移相器中的应用研究[D]. 陈宏伟.电子科技大学 2010
硕士论文
[1]PZT薄膜漏电性能研究[D]. 周冬.电子科技大学 2016
[2]PLZT弛豫铁电体的电卡效应研究[D]. 王顺达.华中科技大学 2015
[3]Ba1-xSrxTiO3基陶瓷的铁电性能及电卡效应[D]. 陈亭亭.浙江大学 2013
[4]北洋2#制冷剂循环性能试验研究[D]. 董丽萍.天津大学 2012
本文编号：3294767
【文章来源】：广西大学广西壮族自治区 211工程院校
【文章页数】：70 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１－２铁电体的电滞回线??Ｆｉｇ．?１－２?Ｔｈｅ?Ｐ－Ｅ?ｌｏｏｐ?ｏｆ?ｆｅｒｒｏｅｌｅｃｔｒｉｃ?ｍａｔｅｒｉａｌｓ??
１．５?ＰＺＴ薄膜的晶体结构??典型的钙钛矿结构的化合物ＷＰｂ（Ｚｒ，Ｔｉ）０３、ＢａＴｉ０３、Ｂｉ４Ｔｉ３Ｏｌ２、ＳｒＢｉ２Ｔａ２〇ｙ?等，Ｋ－??化学通式均可以农示为ＡＢＣｂ，基本结构如图１－５所示。??？?Ａ离子??ｆ?〇ｂ离子??］，丨於、??１，，零??阁丨－５钙钛矿晶体的蕋本单元??Ｆｉｇ．?１－５?Ｔｈｅ?ｂａｓｉｃ?ｕｎｉｔ?ｏｆ?ｔｈｅ?ｐｅｒｏｖｓｋｉｔｅ?ｃｒｙｓｔａｌ??以ＰＺＴ而言，Ａ位被Ｐｂ２＋离子占据，处于六面体的八个顶点上，Ｂ位为Ｚｒ４＋和Ｔｉ４＋??离子共同占据，处于氧八而体的中心，六个面心则被〇２－离子占据，构成氧八面体。当??晶体受到外力或者外加电场作用时，导致晶胞的正负屮心电荷不重合，０２＿和Ｚｒ＾／ＴＰ??形成电偶极矩，使得铁电品体Ｈ有自发极化。Ｚｒ４＋和Ｔｉ４＋离子半径和化学性质都很相近，??可以形成锆钛比仟意的闹溶体，锆酸铅（ＰｂＺｒＯ；）和钛酸铅（ＰｂＴｉＯ；）的居Ｍ温度分別??为２３２°Ｃ和４９２°Ｃ
测试时上电极刖积的＋准确。用玻璃刀在薄膜表面刮驻许划痕，采用小型磁控派射仪在??薄膜表而先电镀一层Ｃｒ电极，再电镀一层Ａｕ电极，Ｃｒ电极能使电极与薄膜之间连接??的更加紧密。如下图２－５所示，点电极经探针台显微镜放大后投影在电脑屏幕上，探针??和点电极清晰可见，各点电极之间无明显牵连，当施加的外加电场超过击穿场强吋，电??极的破损清晰吋见。??ｉｉＰｌＭＨＨ??图２－５点电极示意图??Ｆｉｇ．?２－５?Ｐｏｉｎｔ?ｅｌｅｃｔｒｏｄｅ?ｓｃｈｅｍａｔｉｃ?ｄｉａｇｒａｍ??２Ａ３．２薄膜铁电性能分析??釆用Ｒａｄｉａｎｔ铁电测试仪对ＰＮＺＴ薄膜的电滞回线、漏电流性能进行测试，测试系??统如图２－６所示。通过铁电性能的测试，可以得出ＰＮＺＴ薄膜的矫顽场＆、剩余极化值??Ｐｒ和最大极化值？＿、击穿场强Ｅｍ）ｓ、漏电流密度等。并通过后续的积分计算得出ＰＮＺＴ??２３??
【参考文献】：
期刊论文
[1]分子束外延InSb薄膜材料的表面微观形貌研究[J]. 周朋,刘铭. 红外. 2017(02)
[2]MgO/Eu2O3共掺杂对Al2O3陶瓷微波介电性能的影响[J]. 张康,李蔚,林慧兴. 无机材料学报. 2015(09)
[3]Pb0.88La0.08(ZrxTi1–x)O3铁电厚膜介电与储能性能研究[J]. 张利文,宋波. 电子元件与材料. 2015(01)
[4]铁电材料中的大电卡效应[J]. 鲁圣国,唐新桂,伍尚华,ZHANG Qi-Ming. 无机材料学报. 2014(01)
[5]高储能密度钛酸钡基复合材料[J]. 王亚军,武晓娟,曾庆轩. 科技导报. 2012(10)
[6]高储能密度介电材料研的究进展[J]. 黄佳佳,张勇,陈继春. 材料导报. 2009(S1)
[7]铁电薄膜及其应用技术的最新进展[J]. 王卓,杨长红. 新材料产业. 2004(09)
博士论文
[1]钛酸钡系铁电薄膜的制备及光学和光电行为研究[D]. 彭静.武汉大学 2013
[2]铁电薄膜材料及在介质移相器中的应用研究[D]. 陈宏伟.电子科技大学 2010
硕士论文
[1]PZT薄膜漏电性能研究[D]. 周冬.电子科技大学 2016
[2]PLZT弛豫铁电体的电卡效应研究[D]. 王顺达.华中科技大学 2015
[3]Ba1-xSrxTiO3基陶瓷的铁电性能及电卡效应[D]. 陈亭亭.浙江大学 2013
[4]北洋2#制冷剂循环性能试验研究[D]. 董丽萍.天津大学 2012
本文编号：3294767
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