BZT-BCT压电材料电学与微/纳米力学性能的研究

发布时间：2024-02-02 11:20

　　Ba(Tio.8Zr0.2)O3-(Ba0.7Ca0.3)TiO3 (简称BZT-BCT)压电陶瓷,当成分为0.5BZT-0.5BCT时,表现出可与锆钛酸铅(Pb(Zn1-xTix)O3,PZT)相媲美的压电系数,d33=560-620pC/N,这是近50年来无铅压电领域的重要进展。压电薄膜器件在实际应用时既要在电学性能上满足功能性要求,又要在力学性能上达到相应的安全性要求。因此本文主要从电学性能及其温度稳定性、力学性能等方面研究BZT-BCT体系,以便探寻BZT-BCT在器件中的应用潜力。采用溶胶-凝胶(Sol-Gel)薄膜沉积工艺在Pt(111)/Ti/SiO2/Si(100)衬底上制备0.5BZT-0.5BCT薄膜。探讨了溶剂、添加剂、退火温度等工艺参数对0.5BZT-0.5BCT薄膜微观结构形貌和电学性能的影响规律。发现选取乙二醇甲醚为溶剂制备的压电薄膜微观结构形貌较好；在此基础上,通过加入添加剂乙二醇或者聚乙二醇400可进一步改善薄膜的微观结构形貌。其中,以乙二醇甲醚为溶剂、聚乙二醇400为添加剂制备得到的薄膜介电常数ε可以达到1756,剩余极化强度Pr、矫顽场Ec分别为17...

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【学位级别】：硕士

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摘要
Abstract
第一章 绪论
    1.1 研究背景
    1.2 研究现状
        1.2.1 BZT-BCT薄膜制备方法研究
        1.2.2 BZT-BCT电学性能的温度稳定性研究
        1.2.3 BZT-BCT压电薄膜的纳米力学性能研究
    1.3 研究内容
第二章 Sol-Gel法制备0.5BZT-0.5BCT薄膜
    2.1 0.5BZT-0.5BCT薄膜的制备
        2.1.1 实验原料
        2.1.2 实验设备
        2.1.3 0.5 BZT-0.5BCT薄膜的制备
    2.2 0.5BZT-0.5BCT薄膜微观结构和形貌表征
    2.3 0.5BZT-0.5BCT薄膜介电性能表征
    2.4 0.5BZT-0.5BCT薄膜铁电性能表征
    2.5 0.5BZT-0.5BCT薄膜压电性能表征
    2.6 退火温度对0.5BZT-0.5BCT薄膜压电性能的影响
    2.7 本章小结
第三章 BZT-BCT薄膜电学性能—温度稳定性研究
    3.1 BZT-BCT梯度薄膜的微观结构和形貌分析
    3.2 BZT-BCT梯度薄膜的电学性能研究
        3.2.1 BZ-BCT梯度薄膜的介电性能研究
        3.2.2 BZ-BCT梯度薄膜的铁电性能研究
        3.2.3 BZ-BCT梯度薄膜的压电性能研究
    3.3 BZT-BCT梯度薄膜的漏电流分析
    3.4 梯度薄膜的原子扩散规律
    3.5 本章小结
第四章 BZT-BCT薄膜纳米力学性能研究
    4.1 退火温度对0.5BZT-0.5BCT薄膜纳米力学性能的影响
        4.1.1 纳米压痕仪的测试原理
        4.1.2 结果分析与讨论
    4.2 退火温度对0.5BZT-0.5BCT薄膜摩擦性能的影响
        4.2.1 AFM测试摩擦力的原理
        4.2.2 结果分析与讨论
    4.3 相变过程中BZT-BCT体系的力学性能变化
        4.3.1 MPB附近BZ-BCT体系的纳米力学性能
        4.3.2 MPB附近BZ-BCT体系的热膨胀特性
    4.4 本章小结
第五章 结论与展望
    5.1 全文内容总结
    5.2 对进一步研究的展望
致谢
参考文献
攻读硕士学位期间发表的论文与成果



本文编号：3892577