铟酸铋—钛酸铅薄膜的铁电和压电特性研究
发布时间：2021-05-24 05:43
本文主要研究xBiInO3-（1-x）PbTiO3（xBI-（1-x）PT）薄膜材料的制备与表征,包括:晶体结构与形貌、铁电性、居里温度、压电性等相关内容。全文共分为五章,除第一章绪论和第五章总结与展望之外,主要包括三部分内容:（1）xBI-（1-x）PT薄膜的制备、晶体结构与形貌、铁电性、居里温度等特性的研究;（2）基于悬臂梁方法的xBI-（1-x）PT薄膜横向压电特性的实验研究;（3）xBI-（1-x）PT薄膜横向压电特性的理论研究。1、xBI-（1-x）PT薄膜材料的制备与薄膜结构、铁电、居里温度特性研究近年来,铁电薄膜在存储器、表面声波及光电器件等领域的应用得到了广泛关注和研究。为了保证铁电器件具有优良性能,要求铁电材料具有大的剩余极化强度（Pr）及高的居里温度（Tc）。发展高温铁电薄膜材料是重要的问题,特别是在汽车工业、航空航天以及地质和石油勘探等领域中存在温度相对较高（T>200℃C）、且波动较大的情况,对铁电薄膜器件的温度稳定性提出了更加苛刻的要求。钙钛矿系固溶体Bi（Me）O3-PbTiO3（Me:Sc,In,Y,Yb,etc.）高温铁电陶瓷、薄膜材料成为高居里温...
【文章来源】：南京大学江苏省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：112 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
前言
摘要
Abstract
第一章 绪论
1.1 铁电、压电材料研究进展
1.2 铁电、压电功能材料的特性
1.2.1 铁电材料的特性
1.2.2 压电材料的特性
1.3 钙钛矿结构薄膜材料的掺杂改性研究
1.4 薄膜的制备方法
1.5 Bi(Me)O_3-PbTiO_3材料体系研究
1.5.1 Bi(Me)O_3-PbTiO_3陶瓷材料的研究
1.5.2 Bi(Me)O_3-PbTiO_3薄膜材料的研究现状
1.6 本论文主要工作
参考文献
第二章 xBI-(1-x)PT薄膜的制备、结构、铁电特性和居里温度研究
2.1 引言
2.2 实验方法
2.2.1 射频磁控溅射系统
2.2.2 薄膜的测试方法
2.3 样品的制备
2.3.1 电极、缓冲层的选择和设计
2.3.2 xBI-(1-x)PT薄膜的制备
2.4 实验结果与讨论
2.4.1 xBI-(1-x)PT薄膜结构分析
2.4.2 La掺杂xBI-(1-x)PT薄膜的铁电特性
2.4.3 La掺杂xBI-(1-x)PT薄膜的介电特性与居里温度
2.4.4 基于Si基底的xBI-(1-x)PT薄膜铁电特性
2.5 本章小结
参考文献
第三章 xBI-(1-x)PT薄膜横向压电特性----基于悬臂梁方法的实验研究
3.1 引言
3.2 实验方法
3.2.1 xBI-(1-x)PT压电薄膜悬臂梁的制备与表征
3.2.2 悬臂梁弯曲振动的测量
3.3 横向压电系数检测原理
3.3.1 压电方程组
3.3.2 基于悬臂梁的有效横向压电系数的计算
3.4 实验结果与讨论
3.4.1 3mol.% La掺杂xBI-(1-x)PT薄膜的横向压电特性
3.4.2 不同比例La掺杂0.15BI-0.85PT薄膜的横向压电特性
3.5 本章小结
参考文献
第四章 xBI-(1-x)PT薄膜的横向压电特性理论研究
4.1 引言
4.2 PbTiO_3弹性参数的计算
4.3 La掺杂xBI-(1-x)PT薄膜的弹性参数计算
4.3.1 弹性顺度计算模型及方法
4.3.2 弹性顺度系数的计算结果
4.4 基于COMSOL的压电薄膜材料的悬臂梁仿真研究---PZT-5A/MgO悬臂梁
4.4.1 有限元计算过程
4.4.2 PZT-5A横向压电系数的COMSOL计算
4.5 xBI-(1-x)PT压电薄膜有效横向压电特性仿真研究
4.6 本章小结
参考文献
第五章 总结与展望
博士学位期间完成的论文
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于第一性原理的钙钛矿BaFe0.5Nb0.5O3B位的有序结构[J]. 纪登辉,张娅,王淑玲,李秀玲,张聪敏,曾志伟. 河北大学学报(自然科学版). 2017(06)
[2]衬底温度对磁控溅射法制备掺Ta氧化锌薄膜性能的影响[J]. 杨天琦,李翠平,曹菲菲. 人工晶体学报. 2017(09)
[3]力电多场鼓包法测定PZT铁电薄膜的横向压电系数[J]. 何元东,孙长振,毛卫国,毛贻齐,张宏龙,陈彦飞,裴永茂,方岱宁. 材料导报. 2017(15)
[4]Mg2Si金属间化合物的结构稳定性,热力学和力学性能的第一性原理计算[J]. 任玉艳,刘桐宇,李英民. 中国科学:物理学 力学 天文学. 2016(08)
[5]高压高温条件下铍弹性性能数值模拟[J]. 李婷婷,何力军,李国龙,梁森,许德美,钟景明. 稀有金属. 2016(10)
[6]Characterization of La-doped xBiInO3（1-x）PbTiO3 Piezoelectric Films Deposited by the Radio-Frequency Magnetron Sputtering Method[J]. 孙科学,张淑仪,Kiyotaka Wasa,水修基. Chinese Physics Letters. 2016(06)
[7]BiScO3-Bi(Zn1/2Ti1/2)O3-PbTiO3高居里温度压电陶瓷介电压电性能研究[J]. 张强,李振荣. 功能材料. 2016(05)
[8]银合金化镁钙合金中AgMg、Mg2Ca和AgCa相的第一性原理计算[J]. 杨阳,毛萍莉,刘正,王峰,王志. 机械工程材料. 2016(01)
[9]Bi(Mg1/2Ti1/2)O3-PbTiO3压电陶瓷体系介电与居里温度特性研究[J]. 张强,李振荣. 功能材料. 2015(13)
[10]高温压电复合材料换能器[J]. 陈秋颖,王秀明,王小民. 科学通报. 2014(32)
博士论文
[1]柔性碲化铋薄膜的制备及其光电性质的研究[D]. 刘雨从.中国科学院大学(中国科学院上海技术物理研究所) 2017
[2]钽铌酸钾晶体居里温度附近临界特性研究[D]. 姚博.哈尔滨工业大学 2016
[3]钪酸铋—钛酸铅高温压电陶瓷的性能优化及其器件应用[D]. 赵天龙.山东大学 2016
[4]钙钛矿型铁电薄膜异质结构的取向生长及性能研究[D]. 张伟.山东大学 2014
[5]PZT基双层压电复合薄膜制备及性能研究[D]. 孟祥钦.电子科技大学 2014
[6]高居里点钙钛矿型压电薄膜材料的制备、结构与性能研究[D]. 钟财富.清华大学 2012
本文编号：3203658
【文章来源】：南京大学江苏省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：112 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
前言
摘要
Abstract
第一章 绪论
1.1 铁电、压电材料研究进展
1.2 铁电、压电功能材料的特性
1.2.1 铁电材料的特性
1.2.2 压电材料的特性
1.3 钙钛矿结构薄膜材料的掺杂改性研究
1.4 薄膜的制备方法
1.5 Bi(Me)O_3-PbTiO_3材料体系研究
1.5.1 Bi(Me)O_3-PbTiO_3陶瓷材料的研究
1.5.2 Bi(Me)O_3-PbTiO_3薄膜材料的研究现状
1.6 本论文主要工作
参考文献
第二章 xBI-(1-x)PT薄膜的制备、结构、铁电特性和居里温度研究
2.1 引言
2.2 实验方法
2.2.1 射频磁控溅射系统
2.2.2 薄膜的测试方法
2.3 样品的制备
2.3.1 电极、缓冲层的选择和设计
2.3.2 xBI-(1-x)PT薄膜的制备
2.4 实验结果与讨论
2.4.1 xBI-(1-x)PT薄膜结构分析
2.4.2 La掺杂xBI-(1-x)PT薄膜的铁电特性
2.4.3 La掺杂xBI-(1-x)PT薄膜的介电特性与居里温度
2.4.4 基于Si基底的xBI-(1-x)PT薄膜铁电特性
2.5 本章小结
参考文献
第三章 xBI-(1-x)PT薄膜横向压电特性----基于悬臂梁方法的实验研究
3.1 引言
3.2 实验方法
3.2.1 xBI-(1-x)PT压电薄膜悬臂梁的制备与表征
3.2.2 悬臂梁弯曲振动的测量
3.3 横向压电系数检测原理
3.3.1 压电方程组
3.3.2 基于悬臂梁的有效横向压电系数的计算
3.4 实验结果与讨论
3.4.1 3mol.% La掺杂xBI-(1-x)PT薄膜的横向压电特性
3.4.2 不同比例La掺杂0.15BI-0.85PT薄膜的横向压电特性
3.5 本章小结
参考文献
第四章 xBI-(1-x)PT薄膜的横向压电特性理论研究
4.1 引言
4.2 PbTiO_3弹性参数的计算
4.3 La掺杂xBI-(1-x)PT薄膜的弹性参数计算
4.3.1 弹性顺度计算模型及方法
4.3.2 弹性顺度系数的计算结果
4.4 基于COMSOL的压电薄膜材料的悬臂梁仿真研究---PZT-5A/MgO悬臂梁
4.4.1 有限元计算过程
4.4.2 PZT-5A横向压电系数的COMSOL计算
4.5 xBI-(1-x)PT压电薄膜有效横向压电特性仿真研究
4.6 本章小结
参考文献
第五章 总结与展望
博士学位期间完成的论文
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于第一性原理的钙钛矿BaFe0.5Nb0.5O3B位的有序结构[J]. 纪登辉,张娅,王淑玲,李秀玲,张聪敏,曾志伟. 河北大学学报(自然科学版). 2017(06)
[2]衬底温度对磁控溅射法制备掺Ta氧化锌薄膜性能的影响[J]. 杨天琦,李翠平,曹菲菲. 人工晶体学报. 2017(09)
[3]力电多场鼓包法测定PZT铁电薄膜的横向压电系数[J]. 何元东,孙长振,毛卫国,毛贻齐,张宏龙,陈彦飞,裴永茂,方岱宁. 材料导报. 2017(15)
[4]Mg2Si金属间化合物的结构稳定性,热力学和力学性能的第一性原理计算[J]. 任玉艳,刘桐宇,李英民. 中国科学:物理学 力学 天文学. 2016(08)
[5]高压高温条件下铍弹性性能数值模拟[J]. 李婷婷,何力军,李国龙,梁森,许德美,钟景明. 稀有金属. 2016(10)
[6]Characterization of La-doped xBiInO3（1-x）PbTiO3 Piezoelectric Films Deposited by the Radio-Frequency Magnetron Sputtering Method[J]. 孙科学,张淑仪,Kiyotaka Wasa,水修基. Chinese Physics Letters. 2016(06)
[7]BiScO3-Bi(Zn1/2Ti1/2)O3-PbTiO3高居里温度压电陶瓷介电压电性能研究[J]. 张强,李振荣. 功能材料. 2016(05)
[8]银合金化镁钙合金中AgMg、Mg2Ca和AgCa相的第一性原理计算[J]. 杨阳,毛萍莉,刘正,王峰,王志. 机械工程材料. 2016(01)
[9]Bi(Mg1/2Ti1/2)O3-PbTiO3压电陶瓷体系介电与居里温度特性研究[J]. 张强,李振荣. 功能材料. 2015(13)
[10]高温压电复合材料换能器[J]. 陈秋颖,王秀明,王小民. 科学通报. 2014(32)
博士论文
[1]柔性碲化铋薄膜的制备及其光电性质的研究[D]. 刘雨从.中国科学院大学(中国科学院上海技术物理研究所) 2017
[2]钽铌酸钾晶体居里温度附近临界特性研究[D]. 姚博.哈尔滨工业大学 2016
[3]钪酸铋—钛酸铅高温压电陶瓷的性能优化及其器件应用[D]. 赵天龙.山东大学 2016
[4]钙钛矿型铁电薄膜异质结构的取向生长及性能研究[D]. 张伟.山东大学 2014
[5]PZT基双层压电复合薄膜制备及性能研究[D]. 孟祥钦.电子科技大学 2014
[6]高居里点钙钛矿型压电薄膜材料的制备、结构与性能研究[D]. 钟财富.清华大学 2012
本文编号：3203658
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/wulilw/3203658.html
