铁酸铋铁电膜的低温磁控溅射制备及其性能研究

发布时间：2024-03-27 18:29

　　作为单相多铁材料的原型,BiFeO3(BFO)具有优异的电学、磁学和磁电性能,在传感器、驱动器、存储器、压电微机电系统(MEMS)等许多现代技术中有很好的应用前景。BFO膜具有较大的剩余极化强度(Pr)和较低的介电常数(εr),从而具有优越的本征压电性能,这是容易被人们忽视的优点之一。此外,BFO具有较高的居里温度和较大的矫顽电场,这样的优点使得BFO在应用设备中具有良好的稳定性。因此,在压电MEMS领域,作为能量收集器和能量转换器的关键部件,BFO膜具有很好的应用前景。然而,为了保证良好的结晶质量,从而达到接近本征的性能,BFO膜通常采用较高的制备或加工温度。在高温过程中,由于挥发性Bi2O3的损失引起的缺陷扩散以及与Si基半导体技术的不兼容性,阻碍了基于BFO膜的压电MEMS器件的发展。针对上述问题,本工作采用射频磁控溅射系统,探究在低温(350℃)下沉积出结晶良好、缺陷减少的高质量BFO膜的制备工艺,并采用一系列检测手段对制备出的BFO膜进行结构表征与性能分析,结果表明本工作在降低BFO膜制备温度的同时保证了其优良的性能。具体的研究内容及结果可概括为以下几个方面:(1)在350℃...

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图１－１?（ａ）为铁电晶体的结构示意图，（ｂ）与（ｃ）为极化方向随电场变化的示意图

第一章绪论??１＿録１録Ｉ??（ａ）?（ｂ）?（ｃ）??图１－１?（ａ）为铁电晶体的结构示意图，（ｂ）与（ｃ）为极化方向随电场变化的示意图。??Ｆｉｇ．?１－１?Ｓｃｈｅｍａｔｉｃ?ｄｉａｇｒａｍｓ?ｏｆ?（ａ）?ｆｅｒｒｏｅｌｅｃｔｒｉｃｓ，?ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ?ａｎｄ?（ｂ）....

图１－３电介质、压电、热释电与铁电材料之间的关系图??

转变??为电能的现象称为正压电效应；逆压电效应与之相反，在极性晶体上施加电场引??起极化而产生变形或应力的现象称为逆压电效应，它能将电能转化为机械能。??在极性晶体中，有１０种具有自发极化的晶体，可因温度变化而引起晶体表??面电荷，这种现象称为热释电效应，而自发极化方向能随外加电....

图１４磁控溅射工作原理图??Ｆｉｇ．?１－４?Ｓｃｈｅｍａｔｉｃ?ｄｉａｇｒａｍ?ｏｆ?ｍａｇｎｅｔｒｏｎ?ｓｐｕｔｔｅｒｉｎｇ．??

山东大学硕士学位论文??Ｉ?１?■??ＩｎＩ?ｓ?ｐｒｐ??只??Ｎ??＜；??１?１??图１４磁控溅射工作原理图??Ｆｉｇ．?１－４?Ｓｃｈｅｍａｔｉｃ?ｄｉａｇｒａｍ?ｏｆ?ｍａｇｎｅｔｒｏｎ?ｓｐｕｔｔｅｒｉｎｇ．??脉冲激光沉积是指将脉冲激光器所产生的高功率脉冲激光作用于....

图１－５二方相（Ｒｂｆｏ）和四方相（Ｔｂｆｏ）的ＢＦＯ简立方晶胞不意图??－

第一章绪论??ＢＦＯ属于ＡＢＯｓ钙钛矿型结构，其晶胞的简立方示意图如图１－５所示，Ｂｉ３＋??位于八面体的顶角位置，配位数为１２，?Ｆｅ３＋位于八面体的体心位置，配位数为??６，?０２１立于八面体的面心位置，Ｆｅ３＋位于Ｏ２？形成的八面体中心，Ｂｉ３＋和Ｆｅ３＋的配??位数分别是....

本文编号：3940324