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PZT膜的应力效应和CCTO替代效应研究

作　者: 胡志祥
导　师: 李立本
学　校: 河南科技大学
专　业: 凝聚态物理
关键词: 铁电体薄膜应力相变 BaCu3Ti4O12 介电常数
分类号: O484.4
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
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内容摘要

铁电材料在铁电存储器、红外探测器、声表面波和集成光电器件等固态器件方面有着非常重要的应用,极大地推动了铁电物理学及铁电材料的研究和发展。目前应用最好的是具有ABO3钙钛矿结构的Pb（Zr,Ti）O₃（PZT）系列。在居里温度附近,PZT薄膜具有极高的介电常数（可达10³-10⁴）,但是PZT薄膜的铁电、介电性质会受到它生长的衬底的影响。本文的第一部分用修正的朗道热力学理论研究在MgO衬底上生长的Pb(Zr_0.7,Ti_0.3)O₃薄膜的铁电和介电性质。注意到薄膜制备过程中产生的热应力随位置变化并由弹性力学决定其形式,发现PZT膜中两相共存,从而影响其铁电、介电性质。CCTO(CaCu₃Ti₄O₁₂)陶瓷样品具有高达104的相对介电常数,并且在100K-600K之间相对介电常数值基本不随温度变化。在100K附近,其介电常数有2-3个量级的降低,却没有发现任何结构相变的发生。但是对于其高介电的起因仍存在争议。本文研究A位替代对CCTO类材料介电常数的影响。利用传统固相反应法在950℃预烧结、不同的烧结温度制备了BaCu₃Ti₄O₁₂（BCTO）陶瓷样品,测量了各样品在不同频率下的介电常数和介电损耗随温度的变化关系,发现BCTO的介电常数比CaCu₃Ti₄O₁₂的介电常数小。容差因子计算发现BCTO的晶体结构容易畸变,XRD图分析表明样品中除了含有BCTO晶相外,还含有Cu₃TiO₅和Cu₃TiO₄等杂质,从而大大降低了BCTO的介电常数。

全文目录

摘要  2-3
ABSTRACT  3-6
第1章绪论  6-13
  1.1 钙钛矿型铁电体  6-8
  1.2 铁电薄膜  8-10
    1.2.1 铁电薄膜的性质  8-10
    1.2.2 铁电薄膜材料的研究进展  10
  1.3 锆钛酸铅铁电材料  10-11
    1.3.1 PZT 铁电材料的结构  10-11
    1.3.2 PZT 材料的应用  11
  1.4 本文研究的目的和意义  11-13
第2章压应力下生长的 Pb(Zr,Ti)0_3薄膜的铁电性  13-21
  2.1 引言  13-14
  2.2 理论  14-18
  2.3 结果和讨论  18-20
  2.4 本章结论  20-21
第3章烧结温度对 BaCu_3Ti_40_(12)陶瓷介电性能的影响  21-35
  3.1 研究背景  21
  3.2 实验研究  21-25
    3.2.1 实验原材料、实验设备及器材  21-22
    3.2.2 实验方法  22-23
    3.2.3 烧结机理  23-25
    3.2.4 BCTO 粉体制备  25
  3.3 BaCu_3Ti_40_(12) 结构研究  25-26
    3.3.1 测试仪器和方法  25-26
    3.3.2 性能测试  26
  3.4 结果与讨论  26-34
    3.4.1 实验结果  26-30
    3.4.2 讨论  30-34
  3.5 本章结论  34-35
第4章结论  35-36
参考文献  36-39
致谢  39-40
攻读硕士学位期间的研究成果  40

PZT膜的应力效应和CCTO替代效应研究

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