锆酸铅基复合铁电薄膜负电热性能的研究

发布时间：2017-06-14 01:02

  本文关键词：锆酸铅基复合铁电薄膜负电热性能的研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：在绝热条件下,铁电薄膜由于外电场作用引起自身温度升高和降低的现象分别称为正电热效应与负电热效应。基于电热效应的电热制冷技术具有制冷效率高、对环境友好等特点,在固体制冷领域具有较好的应用前景。同时利用正电热效应和负电热效应,相比单独利用正电热效应或者负电热效应,其制冷效率更高。然而,人们对负电热效应的研究刚刚起步,所得到的负电热效应比较弱。因此,开发具有大负电热效应的材料及其制备工艺对提高电热制冷效率具有重要的研究意义。锆酸铅PbZrO3(PZ)是一种典型的具有相对较大负电热强度的反铁电材料,但是其耐击穿电场相对比较低导致绝热温度变化值较小。本论文采用复合材料技术,将具有较高耐击穿电压的0.12Bi(Mg0.5Ti0.5)O3-0.88BaTiO3(BMT-BT)薄膜与PZ薄膜进行复合,来提高PZ反铁电薄膜的负电热性能。主要研究内容和结果如下:1.PZ反铁电薄膜的制备及负电热性能分析探究了不同制备工艺下的PZ反铁电薄膜的负电热性能。研究结果表明,逐层退火的PZ反铁电薄膜的负电热性能优于一次性退火的PZ反铁电薄膜的负电热性能;适当的延长退火时间,则会提高PZ反铁电薄膜的负电热性能。2.复合方式对PZ-BMT-BT复合铁电薄膜负电热性能的影响研究了交错结构、夹层结构两种复合方式对PZ-BMT-BT复合铁电薄膜的负电热性能的影响。研究结果表明,PZ-BMT-BT复合铁电薄膜的负电热强度比单一PZ反铁电薄膜有明显提高,其中交错结构的PZ-BMT-BT复合铁电薄膜提高更为显著。3.退火工艺对交错结构PZ-BMT-BT复合铁电薄膜负电热性能的影响进一步优化了交错结构PZ-BMT-BT复合铁电薄膜的退火工艺。研究结果表明,一次性退火交错结构PZ-BMT-BT复合铁电薄膜的负电热性能优于逐层退火;随着退火时间的变长,交错结构PZ-BMT-BT复合铁电薄膜的负电热性能先增大后减小,在退火时间10 min条件下具有相对比较大的负电热效应,在电场强度差值DE=1151 kV×cm~(-1)时,薄膜负电热效应DT可以达到-32 K,其负电热强度为0.0278 K×cm×k V~(-1),比其他退火工艺下的PZ-BMT-BT复合铁电薄膜的负电热强度高1-2个数量级。
【关键词】：负电热效应 复合铁电薄膜 退火工艺 锆酸铅反铁电薄膜
【学位授予单位】：湘潭大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TB33;TB383.2
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第1章 绪论9-18
• 1.1 电热效应的概述9-13
• 1.1.1 电热效应的原理9-12
• 1.1.2 负电热效应的特性12-13
• 1.1.3 负电热效应的研究现状13
• 1.2 锆酸铅反铁电体负电热效应的研究13-15
• 1.2.1 锆酸铅反铁电体的结构13-14
• 1.2.2 锆酸铅反铁电体负电热效应的研究现状14-15
• 1.3 复合铁电薄膜电热效应的研究15
• 1.3.1 复合铁电薄膜的特性15
• 1.3.2 复合铁电薄膜电热性效应的研究现状15
• 1.4 本文的选题依据和主要内容15-18
• 1.4.1 选题依据15-16
• 1.4.2 主要研究内容16-18
• 第2章 锆酸铅反铁电薄膜负电热性能的研究18-30
• 2.1 锆酸铅反铁电薄膜的制备工艺18-19
• 2.2 锆酸铅反铁电薄膜的物相分析以及电学性能测试19-24
• 2.3 退火方式对锆酸铅反铁电薄膜电热性能的影响24-26
• 2.4 退火时间对锆酸铅反铁电薄膜电热性能的影响26-29
• 2.5 本章小结29-30
• 第3章 复合方式对PZ-BMT-BT复合铁电薄膜负电热性能的影响30-36
• 3.1 PZ-BMT-BT复合铁电薄膜的制备工艺30-31
• 3.2 夹层结构PZ-BMT-BT复合铁电薄膜的负电热性能31-33
• 3.2.1 夹层结构PZ-BMT-BT复合铁电薄膜的物相分析以及电学性能测试31-32
• 3.2.2 夹层结构PZ-BMT-BT复合铁电薄膜的负电热性能分析32-33
• 3.3 交错结构PZ-BMT-BT复合铁电薄膜的负电热性能33-35
• 3.3.1 交错结构PZ-BMT-BT复合铁电薄膜的物相分析以及电学性能测试33
• 3.3.2 交错结构PZ-BMT-BT复合铁电薄膜的负电热性能分析33-35
• 3.4 本章小结35-36
• 第4章 退火工艺对PZ-BMT-BT复合铁电薄膜负电热性能的影响36-54
• 4.1 退火工艺对夹层结构PZ-BMT-BT复合铁电薄膜负电热性能的影响36-45
• 4.1.1 退火方式对夹层结构PZ-BMT-BT复合铁电薄膜负电热性能的影响36-40
• 4.1.2 退火时间对夹层结构PZ-BMT-BT复合铁电薄膜负电热性能的影响40-45
• 4.2 退火工艺对交错结构PZ-BMT-BT复合铁电薄膜负电热性能的影响45-52
• 4.2.1 退火方式对交错结构PZ-BMT-BT复合铁电薄膜负电热性能的影响45-48
• 4.2.2 退火时间对交错结构PZ-BMT-BT复合铁电薄膜负电热性能的影响48-52
• 4.3 本章小结52-54
• 第5章 总结与展望54-57
• 5.1 论文总结54-55
• 5.2 研究展望55-57
• 参考文献57-63
• 致谢63-64
• 攻读硕士学位期间的论文发表情况64

  本文关键词：锆酸铅基复合铁电薄膜负电热性能的研究，由笔耕文化传播整理发布。

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本文编号：448033