柔性锆钛酸铅铁电薄膜的制备及其电学性能的研究

发布时间：2018-06-12 09:36

本文选题：铁电薄膜 + 柔性可穿戴　；参考：《南京理工大学》2017年硕士论文

【摘要】：锆钛酸铅作为一种典型的铁电材料,已广泛应用于微机械系统、铁电存储器、传感器等领域。但就柔性微型器件的应用来说,柔性器件结构设计、薄膜和薄膜/衬底界面质量、器件性能与柔性弯曲的关系仍是需要深入研究的问题。众所周知,锆钛酸铅铁电薄膜的性能与其铁电极化紧密关联,因此柔性弯曲引入的外应力对薄膜铁电极化的影响也尤为重要。本论文针对PbZr_(0.52)Ti_(0.48)O_3(PZT)铁电薄膜的制备和其在弯曲状态下的性能研究,主要分为以下三方面的内容:(1)高质量PZT铁电薄膜的制备及其铁电性能。加入过量铅制备了纯相且高致密的靶材,采用脉冲激光沉积法,筛选生长参数,在硬质(001)SrTi03衬底上制备外延薄膜。采用X射线衍射和原子力显微镜表征在不同的衬底温度与激光能量下生长的PZT薄膜。外延PZT薄膜的电滞回线矩形度好,1 kHz时其饱和极化强度为78 μC/cm~2,剩余极化强度为65 μC/cm~2。(2)柔性PZT薄膜的制备及其微观压电效应的研究。选用10 μm厚的云母作为柔性衬底,优化生长参数后制备了柱状晶择优取向的铁电多晶薄膜,薄膜表面达到纳米级的平整度。云母上生长的Pt/SrRu0_3/PZT体系具备远高于硬质衬底上薄膜的面外压电响应,并通过d31放大面外压电振幅的模型来解释其成因。经过其弯曲半径1.4mm或弯曲保持时间50 h或弯曲次数10000次后,利用压电力显微镜针尖写入特定形状的铁电极化框图信号较好地保留。(3)柔性PbZr_(0.52)Ti_(0.48)O_3薄膜在弯曲状态下宏观电学性质的研究。发现弯曲前后Pt/SrRu03/PZT/SrRu03/Pt体系的介电调谐值仍然大于90%,在弯曲半径2.2 mm弯曲10000次后其饱和极化强度仍然大于60 μC/cm~2。超薄柔性衬底薄膜内应力很小;弯曲应变的大小由衬底厚度和弯曲半径决定,在2.2 mm弯曲半径下样品的弯曲应变也比较小。综上所述,本文针对柔性PZT薄膜在弯曲状态下的微观压电效应和宏观电学性质的研究,对进一步研究铁电薄膜在柔性压电微型传感器和柔性铁电存储器等可穿戴领域的应用具有十分重要的指导作用。
[Abstract]:PZT thin films grown on hard ( 001 ) SrTi03 substrates have been prepared by using X - ray diffraction and atomic force microscopy .
【学位授予单位】：南京理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：TM221

【参考文献】