Sol_Gel法制备BST铁电薄膜及性能研究_王国强
Bi4Ti3O12薄膜的取向生长及其电性能研究
摘 要：采用Ｓ０１．Ｇｅｌ工艺，在快速退火的工艺条件下制备了Ｂｉ４Ｔｉａ０１２铁电薄膜，研究了 退火温度及时间，薄膜厚度对Ｂｉ４Ｔｉ３０ｔ２薄膜的取向生长行为及其铁电性能、漏电流的影响， 探讨了Ｂｉ４Ｔｉ。０１２薄膜取向生长的微观机制．结果表明：退火温度显著影响薄膜的ｃ轴取向生 长，其（００１）晶面的取向度Ｆ＝（Ｐ—Ｐｏ）／（１一Ｐｏ）由５５０。Ｃ的０ ０８１增加到８５０。Ｃ的０ ８２７， 退火时间对其（００１）晶面的取向度也有较大影口向；经７５０。Ｃ以上温度退火处理的Ｂｉ４Ｔｉａ０１２薄 膜呈高度ｃ轴取向，对铁电性能有较明显的削弱作用ｊ薄膜的漏电流密度随退火温度升高而增 大，但薄膜的ｃ轴取向生长有利于减缓漏电流密度的增长． 关键词：铁电薄膜｝Ｂｉ４ＴｉａＯｔ２；生长取向｝电性能 中圉分类号：ＴＭ ２２，ＴＮ ３０４ 文献标识码：Ａ
２实验
基片选用电阻率为６—９ｆ｝·Ｃｍ的（１００）ｐ—Ｓｉ单晶片，（测试电滞回线的样品采用的是重掺 杂的（１００）ｐ－Ｓｉ单晶片，电阻率在ｏ ００２ｆ／·ｃｍ以下），切成ｉｃｍｘ２ｃｍ的小片．实验前将切好的
收稿日期：２００３—０９－１２，收到修改稿日期：２００３—１¨２７ 基金项且：国家自然科学基金（５０２６２００１）；广西科学基金（０２３６０６２） 作者简介；王华（１９６５一），男，博士，副教授 Ｅ—ｍａｉｌ：ｗｈ６５＠０９ｌｉｅｔ ｅｄｕ．ｃ“
图４ Ｂｉ４ＴｉａＯ，２薄膜截面的ＳＥＭ照片 Ｆｉｇ ４ ＳＥＭ ｏｆ ｃｒｏＳＳ ｓｅｃｔｉｏｎ ｏｆ Ｂｉ４Ｔｉ３０１ ２ ｆｉｌｍｓ
ｏｎ Ｐ－Ｓｉ ｓｕｂｓｔｒａｔｅ
电滞回线．从图５看到，Ｂｉ４Ｔｉｓ０１２薄膜的 剩余极化较小，只有约８ｐＣ／ｃｍ２，而矫顽电 压较大，达７ｖ以上，而且电滞回线明显不
万方数据
铌酸锂薄膜制备及其性能表征调研报告
锯酸锂薄膜制备及其性能表征调研报告最近，LiNbO3薄膜表现出很大的潜力应用于光子技术等等已经开发了用于制造域控制的技术LiNbO3晶体结构特别是在薄膜。
TM已经指出单结晶的LiNbO3膜不是必需的声学和光学应用，因为它是足够的获得c取向的薄膜以创建单个d33系数。
锯酸锂具有优良的压电、电光、声光和热电等性质，成为电光装置和声表面装置的首选材料之一。
目前主要用来制造光波导、光调制器及声表面波(SAW)装置。
锯酸锂之所以是重要的铁电材料,还因为它具有一些独特的性质，诸如有很高的自发极化强度、很高的居里温度(1210C)及很大的双折射值。
由于在集成光学装置的大量需求,使得铜酸锂的研究非常活跃。
LiNbO3薄膜的制备方法很多，其中包括:电子束蒸镀法、溅射法(sputtering)、脉冲激光沉积法(PLD)、化学气相沉积(CVD)和溶胶-凝胶法(Sol-gel),Pechini法。
a.溅射法(sputtering)目前溅射法应用比较广泛,它利用高速运动的惰性气体离子反靶面上的离子轰击下来后再沉积到衬底(加热或不加热)。
为了改善薄膜层的质量和均匀性,常常采用高频等离子放电并用磁场加以控制(射频磁控溅射)。
溅射法靶材有烧结陶瓷、陶瓷粉末和复合金属(反应溅射)或多金属靶(多元靶溅射或反应共溅射)。
陶瓷靶寿命较长,薄膜的均匀性和一致性较好，但化学成分比较难调整。
粉末靶容易调整化学计量比,也能得到很好的薄膜质量。
溅射靶也可以直接采用金属元素，利用可转换的单一金属靶，轮流按时间序列进行溅射，改变各靶的溅射时间可调整薄膜的组成。
近年来正在发展且很有希望的制备技术是反应共溅射,即采用多个金属靶同时进行溅射，并分别改变各靶的溅射条件以获得较好的制膜结果。
采用金属靶制备薄膜需要在溅射时充入氧气,以生成氧化物，故称为反应溅射。
溅射法制备LiNbO3 薄膜，靶材一般用LiNbO3陶瓷或锂、银两种金属元素。
后者将两金属以一定方式分布在可旋转的圆盘上,改变各元素所占面积以调整薄膜的化学组成。
Nb和Co掺杂对PZT铁电薄膜电性能的影响
Nb和Co掺杂对PZT铁电薄膜电性能的影响
刘国营;柳擎;罗时军
【期刊名称】《电子元件与材料》
【年(卷),期】2006(25)8
【摘要】用sol-gel法在ITO玻璃衬底上制备了不同比例Nb和Co掺杂的PZT 铁电薄膜,薄膜呈以(101)为首要方向的多晶结构.结果表明,Co掺杂的PZT薄膜的剩余极化强度、矫顽场强、相对介电常数和漏电流密度均大于PZT薄膜的相应值,但在掺杂x(Nb)为1%~10%内漏电流密度随着Nb掺杂比例的增加而减小,薄膜的剩余极化强度和相对介电常数也有所减小.
【总页数】3页(P33-35)
【作者】刘国营;柳擎;罗时军
【作者单位】湖北汽车工业学院,理学部,湖北,十堰,442002;华中科技大学物理系,湖北,武汉,430074;华中科技大学物理系,湖北,武汉,430074;湖北汽车工业学院,理学部,湖北,十堰,442002
【正文语种】中文
【中图分类】TM28
【相关文献】
1.Nb和Co掺杂对PZT铁电薄膜电性能的影响 [J], 刘国营;柳擎
2.Co和Nb掺杂PZT铁电薄膜的制备及性能研究 [J], 王国强;王绍明;刘红日
3.Nb_2O_5掺杂对PZN-PZT压电陶瓷微观结构和电性能的影响 [J], 路朋献;马秋
花;邹文俊;侯永改;王改民;王春华
4.溶胶凝胶反提拉法制备PZT铁电薄膜及La^(3+),Ca^(2+)离子混合掺杂对薄膜结构和性能的影响 [J], 陈祝;张树人;杨成韬;王升;杨邦朝
5.电极对PZT铁电薄膜的微观结构和电性能的影响 [J], 杜文娟;陆维;郑萍;孟中岩因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
pt系铁电材料的制备与性能表征
电子科技大学硕士学位论文PT系铁电材料的制备与性能表征姓名：***申请学位级别：硕士专业：应用化学指导教师：***20050121摘要本论文分两步研究了钛酸铅（ＰＴ）系铁电材料的制备工艺技术、物化结构表征及铁电、介电、热释电性能。
首先我们以铁电陶瓷为研究对象，利用传统工艺方法制备了铁电ＰＺＴ陶瓷靶材，并对掺杂、组分、工艺等因素对陶瓷块材的介电、铁电性能的影响进行了探讨。
然后以铁电薄膜材料为研究对象，采用溶胶～凝胶（Ｓｏｔ—Ｇｅｌ）法制备了ＰＴ系铁电薄膜，对薄膜的形貌、厚度、结晶等性能进行了表征，对铁电薄膜材料的介电、铁电、热释电性能进行了研究分析。
主要内容如下：１、采用传统陶瓷工艺制备了复合掺杂ｃａ、ｓｒ和Ｌａ三元素的ＰＺＴ陶瓷。
着重研究了Ｚｒ／Ｔｉ及退火温度对ＰＺＴ陶瓷性能的影响，研究发现：此二因素都是影响ＰＺＴ样品性能的关键因素。
随Ｚｒ／Ｔｉ值在０．４／０．６到０．５５／０．５范围内增大，样品的剩余极化值只、介电常数ｒ、损耗因子留Ｊ等参数均基本呈现增大趋势。
这是因为Ｚｒ／Ｔｉ在０．５３／０．４７的相界附近晶格畸变会发生突变，在此区域铁电体结构较松弛，介电常数较大，内耗也较大。
但烧结温度对不同组分的样品性能的影响没有显现出特别明显的规律。
２、着重对掺Ｌａ”、Ｍｎ”对ＰＺＴ陶瓷结构与性能的影响作了研究和探讨，通过对添加两物质的样品的介电、铁电性能的比较发现：掺Ｌａ”可以增大剩余极化值和损耗；掺杂Ｍｎ”可以降低损耗；同时加入Ｌａ”、Ｍｎ”可以调整ＰＺＴ性能得到理想的效果。
Ｐｂ过量０．０５ｍｏｌ、Ｚｒ／Ｔｉ为５５／４５、掺Ｌａ”量为２ａｔｍ％、掺Ｍｎ”量为Ｏ．１５ｗｔ％的ＰＺＴ组分，在１２００℃烧结，保温９０分钟得到的陶瓷材料具有良好的铁电和介电性能：矩形度良好的电滞回线、剩余极化值只为４０“ｃ／ｃｍ２、矫顽场基为０．４７６ＫＶ／ｃｍ、介电常数ｆ为９０８，损耗因子ｔｇ占仅为０．６％。
该材料有望成为陶瓷靶材在脉冲激光沉积法（ＰＬＤ）制备铁电薄膜的工艺中得到应用。
“铁电薄膜”资料汇编
“铁电薄膜”资料汇编目录一、PZT铁电薄膜的制备与性能研究二、钙钛矿铁电薄膜异质结的结构及光、电性能研究三、铁电薄膜材料综述四、铁电薄膜畴结构及畴动力学的透射电子显微学研究五、铁电薄膜制备及新型铁电存储器研究六、金属有机化学气相沉积制备铁电薄膜材料研究进展PZT铁电薄膜的制备与性能研究铁电材料在传感器、存储器、换能器等众多领域有着广泛的应用。
其中，PZT（铅锆钛酸盐）铁电薄膜由于其优异的铁电、压电性能，被广泛应用于微电子、光电子和微纳器件等领域。
本文将重点探讨PZT 铁电薄膜的制备技术及其性能研究。
目前，制备PZT铁电薄膜的方法主要有溶胶-凝胶法（Sol-Gel）、物理气相沉积法（PVD）、化学气相沉积法（CVD）等。
溶胶-凝胶法：该方法是将金属醇盐或无机盐经过溶液、溶胶、凝胶等过程，然后在低温下热处理，制备成薄膜。
溶胶-凝胶法的优点是制备工艺简单，容易控制薄膜的成分和结构，但是制备的薄膜厚度通常较薄。
物理气相沉积法：该方法主要包括真空蒸发、溅射和离子束沉积等。
这些方法可以在较高的温度下，将靶材的原子或分子沉积到基片上形成薄膜。
物理气相沉积法的优点是制备的薄膜纯度高，厚度均匀，但是设备昂贵，工艺复杂。
化学气相沉积法：该方法是利用化学反应，将气态的原料在基片上沉积成膜。
化学气相沉积法的优点是制备温度低，薄膜质量高，但是反应过程中难以控制薄膜的成分和结构。
PZT铁电薄膜的性能主要包括铁电、压电、介电等性能。
这些性能与薄膜的成分、结构和制备工艺密切相关。
铁电性能：PZT铁电薄膜具有优异的铁电性能，其自发极化强度高，剩余极化强度大，矫顽场强，这些性能使其在传感器和存储器等领域具有广泛的应用前景。
压电性能：PZT铁电薄膜同时也具有良好的压电性能，能够将机械能转换为电能，或者将电能转换为机械能。
这一特性使其在声波探测、振动能采集等领域具有广泛的应用。
介电性能：PZT铁电薄膜的介电性能也较好，其介电常数和介电损耗随温度和频率的变化而变化，这一特性使其在电子器件和微波器件等领域具有一定的应用价值。
Sol-Gel法制备择优取向铁电陶瓷薄膜的研究进展
（． １济南大学 图书馆 ， 山东 济南 ２０２ ；． ５０２ ２ 山东建 筑大学 材料科学与工程学院 ， 山东 济南 ２００ ） ５ １１
摘要 ： 述了溶胶一凝 胶法制备 择优 取向铁 电陶瓷薄膜 的研 究现 状 ， 综 主要介绍 了制备过程 中衬 底材料 、 热处理 工艺 、 前驱体 以及掺杂等 因素对铁 电陶瓷薄膜择优取 向的影响以及铁 电陶瓷薄膜 的择优取 向与铁 电性能 的关 系。 关键词 ： 铁电陶瓷薄膜 ； 溶胶一凝胶法 ； 择优取 向； 铁电性能 中圈分类号 ： ４４ ０ ８ 文献标识码 ： Ａ
里点 高 、 电流 小 且 多 次反 转 无 疲 劳现 象 。研 究 发 漏 现 ， 电 陶瓷薄膜 的择 优 取 向 与材 料 铁 电性 能 之 间 铁
等＿用 Ｓｌ ｌ ５ ｏ — 法在 Ｐ Ｔ／ｉ ／ｉ ｅ Ｇ ｔ ｉ Ｏ Ｓ 衬底上制备 出了 ａ ／ Ｓ＝
轴择 优取 向和高 ｃ轴取 向的 Ｂ Ｔ薄 膜 ， 现 ａ轴择 Ｎ 发 优取 向的薄膜 在 ３０Ｖｃ 的外加 电场 下 ， 有 最 高 ０ｋ ／ ｍ 具 的 ２ 为 ６ ．ｕ ／ｍ ， 电 常数 （ 在 １０Ｈ 频 Ｐ值 ４２ Ｃｃ ２介 ￡） ０ｋ ｚ
Ｕｎ ｈｎ等 ＿通 过 改 变样 品 的基 片 与 通过 掺 杂 等 ｏｇＣ ｏ ３ 方法 ， 制备 出 ａ ｂ 取 向较 为 明 显 的铁 电 薄 膜 样 品 ， （） 样 品 的铁 电性能 得到 改善 ；ｏｇＣ ｏ Ｕ ｎ ｈｎ等 还 报道 用
溶 胶一凝 胶 法 （ ｌ １制备 的高 ｃ 择优 取 向 Ｂ ｏ Ｇ Ｓ— ） ｅ 轴 ｉ
率下为 ３３ 高 ｃ 取 向 的薄 膜 ２ ｅ ４， 轴 Ｐ ， 值分 别为 ２ ／ ｌ ２８ ３ｃｃ ２ １。可见择优取 向铁电陶瓷薄膜的研究 Ⅱ，
压电材料的结构及其性能研究
石英为例,沿(100)的应力会产生极化,而沿(001)的应
力就不会引起极化。 因此,具有压电性能。
! 常见压电材料举例
2.1 常用压电晶体
2.1.1 石英(水晶)
石 英 晶 体 属 32(即 D3) 点 群 ,六 方 晶 胞 的 c 轴
是沿三重轴的,而 a 轴和 b 轴则分别沿着互成 120°
的二重轴。 光线
! 前言
压电材料是一类重要的、 国际竞争极为激烈的 高技术新材料,在信息激光、导航和生物等高技术领 域应用广泛。 压电陶瓷在现代功能陶瓷中占有非常 重要的地位,具有广泛的用途。 自 19 世纪 80 年代居 里 兄 弟 首 先 在 石 英 晶 体 上 发 现 压 电 效 应 后 [1], 压 电 材 料和压电器件的研究和生产发展极为迅速,2000 年 全球压电陶瓷产品销售额约达 30 亿美元以上,近几 年压电陶瓷在全球每年销售量按 15%左右的速度增 长。 压电陶瓷是含高智能的新型功能电子材料,随着 材料及工艺的不断研究和改良, 压电陶瓷的技术应 用愈来愈广,而且随着电子、信息、航空航天高科学 技术领域日新月异的发展, 压电陶瓷材料的制作技 术和应用开发方兴未艾, 将越来越受到人们的关注 和重视。 压电材料按物理结构分类如图 1。
" 压电效应
某些介质在机械力作用下发生电极化和电极 化的变化,这样的性质称为压电效应[4]。 电极化的改 变导致介质与极化方向垂直的两端面出现等量反 号的束缚电荷变化,看起来这是由于压力造成了电
收 稿 日 期 :2005-06-13
压电材料分类如下:
!
!石英(SiO2 )
# #
##酒石酸钾钠(NaKC4 H4 +4H2 O 即 KNT)
PVDF:(CH2CF2)n 形成 链 状 化 合 物 ,n(>10 000) 为聚合度。 从结构分析中得知这种材料中晶相和非 晶相的体积约各占 50%。 PVDF 有 !、"、# 和 $ 四种 常见的晶型。 铁电相只存在于 " 相中。 2.3.2 奇数尼龙
PYZT铁电薄膜的制备及特性研究
PYZT铁电薄膜的制备及特性研究
王培英;余大年
【期刊名称】《功能材料》
【年(卷),期】1998(029)006
【摘要】用ｓｏｌ－ｇｅｌ方法制备了掺Ｙ的ＰＺＴ铁电薄膜，研究了ＰＹＺＴ溶胶的成胶机理，研究了Ｙ掺入量对ＰＹＺＴ铁电薄膜的结构，介电，铁电，漏电流和疲劳特性的影响。
【总页数】3页(P606-608)
【作者】王培英;余大年
【作者单位】华中理工大学固体电子系;华中理工大学固体电子系
【正文语种】中文
【中图分类】TN384.04
【相关文献】
1.SOL-GEL方法制备PZT铁电薄膜新方法及铁电特性研究 [J], 颜雷;汤庭鳌;黄维宁;姜国宝;程旭;姚海平;钟琪
2.xBiInO3-(1-x)PbTiO3薄膜的制备与铁电、介电特性研究 [J], 孙科学;常月欣;成谢锋;张淑仪
3.用喷雾热分解方法制备PZT薄膜及其铁电特性的研究 [J], 朱江;武光明;邢光建;吕爱君
4.BNT铁电薄膜电容的制备及其特性研究 [J], 王宁章;李兴教
5.溶胶-凝胶法制备PbZr_(0.52)Ti_(0.48)O_3铁电薄膜及其光伏特性的研究 [J], 岳建设;李祯
因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
Sol—gel法制备BaTiO3、BaTi2O5和BaTi4O9粉末
Sol—gel法制备BaTiO3、BaTi2O5和BaTi4O9粉末龚义平;刘长永;郭冬云;王传彬;沈强;张联盟【期刊名称】《材料导报：纳米与新材料专辑》【年(卷),期】2012(026)001【摘要】采用Sol—gel法合成了BaTiO3、BaTi2O5和BaTi2O9粉末，利用XRD和SEM研究了它们的晶相和微观结构。
在较低温度烧结得到的粉末都存在一定量的杂相，随着烧结温度的升高，杂相逐渐消失。
在1000℃以上温度烧结，可以得到单相BaTiO3和BaTi2慨粉末，而单相BaTi09粉末则在1300℃以上温度烧结得到。
随着n（Ba）／n（Ti）减小，所得单相的烧结温度逐渐升高。
随着烧结温度的升高，BaTiO3、BaTi2O5和BaTi4O9粉末的晶粒逐渐长大。
800℃以上温度烧结得到的四方BaT[03钙钛矿相粉末主要由方形和圆形的晶粒组成；1100℃烧结得到的单斜BaTiO5相粉末主要由近似菱形的晶粒组成；在1200℃烧结得到的正交BaTi4O9相粉末基本由长形的晶粒组成。
【总页数】3页(P84-86)【作者】龚义平;刘长永;郭冬云;王传彬;沈强;张联盟【作者单位】武汉理工大学材料复合新技术国家重点实验室；武汉理工大学材料科学与工程学院,武汉430070【正文语种】中文【中图分类】TQ174.758【相关文献】1.BaTiO3薄膜的Sol-gel法制备及对其介电特性的研究 [J], 沈良;宋世庚;贾锐;陶明德2.BaTiO3薄膜的Sol-Gel制备工艺及性能 [J], 梁鸿东;周方桥3.溶胶-凝胶(Sol-Gel)法制备BaTiO3陶瓷的铁电和介电性质研究 [J], 蔡政;卢文庆;冯悦兵4.BaTiO3基PTCR陶瓷材料的Sol-Gel制备方法的改进 [J], 李东升;吴淑荣;熊为淼;王文亮5.等离子喷涂Al_2O_3/TiO_2复合粉末的Sol-Gel法制备 [J], 毛家玮;丁思宇;李永甲;闵捷;曾鲜;程旭东因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
Sol—gel法制备LaNiO3／Bi4Ti3O12异质薄膜及性能研究
关键词 凰 Ｔ。 ｉ 薄膜 Ｏ Ｓｌ ｅ法 铁电性能 ｏｇｌ —
Ｆ ｒｏｌｃｒｃＰ ｏ ｅｔ ｓｏ ａ Ｏ ／ ｉ ｉ ２ ｈｎＦｌ ｒｐ ｒｄｂ ｏ－ｅ Ｍｅｈ ｄ ｅｒｅｅｔｉ ｒ ｐ ｒｉ ｆＬ Ｎｉ ３ Ｂ４ ３ ｉ ｉ Ｐ ｅ ａ ｅ ｙＳ ｌ ｌ ｔｏ ｅ Ｔ Ｔ ０ｌ ｍｓ ｇ
铁 电薄膜 是指 具 有 铁 电性 质 且厚 度 为 数 十 纳米 到数 微
米 的薄膜材 料 ， 有 良好 的铁 电 、 电 、 具 热 电光ห้องสมุดไป่ตู้等 特性 ， 铁 电 在
了大 晶粒 的 Ｂ Ｔ薄膜 ， 矫顽 场 小 ， Ｌ 其 抗疲 劳 特性 强【 。本 实 ７ ］ 验采 用 Ｓ ｌ ｅ 法制备 Ｌ Ｎｉ ／ ｉ 。 异质 薄膜 ， ｏ— ｌ ｇ ａ Ｏ。Ｂ Ｏ Ｔｉ 选择具 有
存储 器 、 电器件 及高 温超导 混合 电路 中具有 广 阔 的应用 前 光 景 。钛 酸铋 Ｂ ｉ Ｂ Ｏ） ｉ 。 ２ Ｔ 是典 型的铋 系层状钙 钛 矿结 Ｔ Ｏ （ 构材 料 ， 居 里 温 度 高 达 ６５ ， 其 ７ ℃ 自发 极 化 矢 量 位 于 ａ － ｃ平 面 ， 。轴 约 成 ４ ５ ， 、 的 自发 极 化 分 量 分 别 为 ５ ｕ ／ 与 ． 。 ｎ ｃ轴 ０Ｃ
ｆｌ ｃ ｐ ｃｔ ｒ ａ ｅ ｅ ｃ ｌ ｎ ｉ ｌｃ ｒ ｒ ｐ ｒ ｉｓ ｉ ｍ ａ ａ ｉ ｓ ｈ ｖ ｘ ｅ ｌ ｔｄ ｅｅ ｔｉ ｐ ｏ ｅ ｔ ． ｏ ｅ ｃ ｅ
Ｋｅ ｒ ｓ ｙ ｗｏ ｄ
ＢｉＴｉ０１ ｔｉ ｉ ，ｓ ｌｇ ｌｍｅｈ ｄ ｅｒ ｅｅ ｔｉ ｐｏ ｅ ｔ ｓ ４ ３ ２ ｈｎ ｆ ｍ ｌ ｏ－ ｅ ｔｏ ，ｆｒｏ ｌｃｒ ｒ ｐ ｒｉ ｃ ｅ
Sol-gel法在烧结型NdFeB永磁材料表面制备耐蚀纳米MgO膜层的研究
２ 实 验
２ １ 制备 过程 ．
关键词 ： 溶胶 一 凝胶 ； 纳米 Ｍｇ Ｏ膜 层 ； 表面 活 性剂 ； 火
棉胶
中 图分 类号 ： ＴＧ１ ８ ７ 文 献标识 码 ： Ａ
采 用 硝酸镁 、 水 乙醇 、 无 火棉 胶 、 柠檬 酸 、 乙二醇 聚 ６ ０ Ｐ Ｇ Ｏ ） 原 料 合 成 Ｍｇ 溶 胶 ， 剂 均 为分 析 ０（Ｅ ６０为 Ｏ 试 纯； 以烧 结 型 Ｎｄ ｅ Ｆ Ｂ永 磁 材 料 （ ８型 ） 基材 ， 格 Ｎ３ 为 规
燥前 处 理 。具体 实验 过 程如 下 ： 无机 硝酸 镁为 前驱 物 ， 溶 于部 分无 水 乙醇 中 ， 加 热 回流下 ， 在 滴加 适 量表 面活
性 剂与 乙醇 的混 合溶 液 ， 热 搅 拌 回流 ３ ｍｉ ， 加 ０ ｎ 即得 透 明 Ｍｇ 溶胶 ， 浸 渍 提 拉 法 在 处 理 后 的 基 材 表 面 涂 Ｏ 用
研究 ， 则鲜 见 报 道 。 目前 研 究 纳 米 Ｍｇ 的 制 备 方 法 Ｏ
主要 有激光 脉 冲沉 积 、 电子 束 蒸 发 、 学 气 相 沉 积 法 、 化 金属 醇盐水解 法 、 均匀沉 淀法 、 直接 沉淀 法［ １ 等 。 ６１ ￣］
Ｎｄ ｅ Ｆ Ｂ永 磁 材 料 自 １ ８ ９ ４年 问 世 以 来 ， 以其 优 异 的磁性 能 而 倍 受 关 注 。 目前 ， 已在 微 波 技 术 、 像 技 音 术、 电机工程 、 表技 术 、 算 机 技 术 、 分 离 技 术 、 仪 计 磁 生 物技 术 、 车工 业 等 领 域 得 到 了广 泛 的应 用 。 但 Ｎｄ 汽 — Ｆ Ｂ永 磁材料 ， ｅ 尤其 是 烧结 型 Ｎｄ ｅ Ｆ Ｂ永 磁 材 料其 耐蚀 性 能极 差之 缺 点［￣ ， １ １ 限制 了 它进 一 步 的 推 广应 用 ， 。 所 以有关 烧结 型 Ｎｄ ｅ Ｆ Ｂ永 磁 材 料 的耐 蚀 性 能 研 究 就 具有 重要 的意 义 。为 改善 烧 结 型 Ｎｄ ｅ Ｆ Ｂ永 磁 材 料 的
PZT铁电薄膜材料的制备技术
PZT铁电薄膜材料的制备技术PZT（铅锆钛）是一种具有铁电和压电性能的材料，因此在传感器、电容器、声波器件等领域有广泛的应用。
PZT铁电薄膜材料的制备技术在近年来得到了大量研究，主要包括溶液法、物理气相沉积（PVD）法和化学气相沉积（CVD）法等多种方法。
下面将对这几种方法进行详细介绍。
1.溶液法溶液法是一种简单、成本低、易于实现的PZT铁电薄膜制备方法。
通常采用溶胶-凝胶（Sol-Gel）法，即将Pb（Pb2+）、Zr（Zr4+）、Ti （Ti4+）离子源分别与适量的溶剂混合，形成溶胶溶液，然后通过加热、溶胶凝胶处理和烧结等步骤，得到PZT薄膜。
溶液法制备的PZT铁电薄膜具有较高的结晶度和均匀性，但由于需要多次热处理，制备周期比较长。
2.物理气相沉积（PVD）法PVD法是一种通过蒸发、溅射或离子束轰击等方法在基板表面直接沉积PZT铁电薄膜的技术。
常用的技术包括磁控溅射法、电子束蒸发法和激光沉积法等。
PVD法制备的PZT铁电薄膜具有高纯度、致密度高、晶粒度细等优点，但设备成本高，生产效率低。
3.化学气相沉积（CVD）法CVD法是一种利用气相反应在基板表面生长PZT铁电薄膜的技术。
通常采用金属有机化合物作为前体物质，通过热解反应、气相反应等步骤，使溶液中的Pb、Zr、Ti等元素在基板表面沉积成PZT铁电薄膜。
CVD法制备的PZT铁电薄膜可以精确控制成膜速度、成膜厚度和成膜质量，但是对设备要求高，操作复杂。
除了上述几种主要的制备技术外，还有一些其他方法，如脉冲激光沉积法、微波辅助反应法等。
这些方法都有各自的优缺点，可以根据具体需求选择合适的制备技术。
总的来说，PZT铁电薄膜材料的制备技术在不断发展和完善，未来随着材料工艺的进一步提高，可以实现更高质量、更高性能的PZT铁电薄膜材料。
这将为传感器、电容器、声波器件等领域的应用提供更大的可能性和发展空间。
希望本文能对PZT铁电薄膜材料的制备技术有所帮助。
铁电薄膜铁电性能的表征
铁电薄膜铁电性能的表征091120***引言：铁电体是如此一类晶体:在必然温度范围内存在自发极化,自发极化具有两个或多个可能的取向,其取向可能随电场而转向.铁电体并非含“铁”,只是它与铁磁体具有磁滞回线相类似，具有电滞回线，因此称为铁电体。
在某一温度以上，它为顺电相，无铁电性，其介电常数服从居里-外斯（Curit-Weiss）定律。
铁电相与顺电相之间的转变通常称为铁电相变，该温度称为居里温度或居里点Tc。
铁电体即便在没有外界电场作用下，内部也会显现极化，这种极化称为自发极化。
自发极化的显现是与这一类材料的晶体结构有关的。
晶体的对称性能够划分为32种点群。
在无中心对称的21种晶体类型种除432点群外其余20种都有压电效应，而这20种压电晶体中又有10种具热释电现象。
热释电晶体是具有自发极化的晶体，但因表面电荷的抵偿作用，其极化电矩不能显示出来，只有当温度改变，电矩（即极化强度）发生转变，才能显示固有的极化，这能够通过测量一闭合回路中流动的电荷来观测。
热释电确实是指改变温度才能显示电极化的现象，铁电体又是热释电晶体中的一小类，其特点确实是自发极化强度可因电场作用而反向，因此极化强度和电场E 之间形成电滞回线是铁电体的一个要紧特性。
自发极化可用矢量来描述，自发极化出此刻晶体中造成一个特殊的方向。
晶体红，每一个晶胞中原子的构型使正负电荷重心沿那个特殊方向发生位移，使电荷正负中心不重合，形成电偶极矩。
整个晶体在该方向上呈现极性，一端为正，一端为负。
在其正负端别离有一层正和负的束缚电荷。
束缚电荷产生的电场在晶体内部与极化反向（称为退极化场），使静电能升高，在受机械约束时，伴随着自发极化的应变还将使应变能增加，因此均匀极化的状态是不稳固的，晶体将分成假设干小区域，每一个小区域称为电畴或畴，畴的间界叫畴壁。
畴的显现使晶体的静电能和应变能降低，但畴壁的存在引入了畴壁能。
总自由能取极小值的条件决定了电畴的稳固性。
实验目的：1、了解铁电参数测试仪的工作原理和利用方式2、了解什么是铁电体，什么是电滞回线及其测量原理和方式。
铁电材料BaTiO3的制备及其压电、光伏特性实验报告
铁电材料BaTiO3的制备及其压电、光伏特性实验报告调研报告一、文献综述1.背景:铁电材料是指具有自发极化，而且在外加电场下，自发极化发生转向的电介质材料，它是热释电材料的一个分支。
铁电材料由于其铁电性、介电性、压电性、热释电效应、热电效应、电光性质等特性，而广泛应用于各个领域（见下表1），如在通讯系统、微电子学、光电子学、集成光学和非机械学等领域有着重要的或潜在的应用,从而引起国内外学者的广泛研究。
表1.铁电薄膜材料的应用铁电薄膜材料根据成分可分为三大类，包括铌酸盐系、钛酸盐系、锆酸盐系，其中典型铁电材料有:钛酸钡(BaTiO3)、磷酸二氢钾(KH2PO4)等，然而BaTiO3是一种强介电化合物材料，它具有很高的介电常数和较低的介电损耗，是电子陶瓷中使用最广泛的材料之一，它被称作“电子陶瓷工业的支柱”。
同时该材料是最早研究的钙钛矿结构的铁电材料，因此通过对该材料的学习、制备和性能的检测，对铁电材料领域的相关知识的了解有着重要的意义。
前人们对钛酸钡的制备和性能有着很多的研究，目前对钛酸钡材料的研究已经往微型化发展，制备成铁电薄膜材料，同时研究不同的制备方法、元素掺杂等对钛酸钡薄膜材料性能的影响，在这基础上，研究外界条件（外加磁场等）对铁电薄膜材料的物理调控，渐渐的利用其性质应用于器件中（光伏器件、电容器等）。
2.制备方法与结构性质:结构性质：电介质材料按其晶体对称性可分为32种点群，在这32种晶体学点群中，有21种不具有对称中心，其中20种呈现压电效应。
而这20种压电性晶体中的10种具有受热而自发极化现象，因其是受热而引起电极化状态的改变，故这10种晶体又称为热释电晶体。
热释电效应只发生在非中心对称并具有极性的晶体中。
铁电体即使在没有外界电场作用下，内部也会出现极化，这种极化称为自发极化。
自发极化的出现是与这一类材料的晶体结构有关的。
热释电效应热电体内存在未被抵消的电偶极矩，但由于周围的自由电荷，使得其自发极化电场被屏蔽，当温度变化时，极化强度随之变化，而屏蔽电荷跟不上极化电荷的变化，对外表现出热释电性。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
第29卷 第5期2007年5月武 汉 理 工 大 学 学 报JOURNAL OF WUHAN UNIVERSITY OF TECHNOLOGY Vol.29 No.5 M ay 2007So-l Gel 法制备BST 铁电薄膜及性能研究王国强,王安福,王绍明(郧阳师范高等专科学校物理系,丹江口442700)摘 要: 采用溶胶-凝胶法在LaN iO 3基底上制备了Ba 0.5Sr 0.5T iO 3(BST )铁电薄膜。
研究了不同退火温度对薄膜结晶性能的影响,并测试了各种BST 薄膜的介电性能、铁电性能。
实验结果表明经700 退火处理的BST 铁电薄膜具有比较优越的电性能,在测试频率为1kHz 时,700 退火的BST 薄膜的介电常数为384.1,介电损耗为0.0186,在室温下外加偏压为1V 时,700 退火的BST 薄膜漏电流密度达到6.7 10-8A /cm 2,其剩余极化强度和矫顽场分别为4.85 C/cm 2和65.2kV /cm 。
关键词: 钛酸锶钡; 铁电薄膜; 介电性能; 铁电性能; 溶胶-凝胶中图分类号: T N 384文献标志码: A 文章编号:1671-4431(2007)05-0010-03Research on the Preparation of BS T Ferroelectric Thin Filmsby So-l gel and Its PropertiesWAN G Guo -qiang ,WAN G A n -f u ,WAN G Shao -ming(Physics Department of Yunyang T eachers Co llege,Danjiang kou 442700,China)Abstract: On the substr ates of L aN iO 3,Ba 0.5Sr 0.5T iO 3(BST )was prepared by So-l Gel.T he study w as made on the influ -ence of different annealing temperature on t he crystallizat ion properties o f thin films and the test w as also made on the dielectric Proper ties and ferroelect ric Properties of BST.T he results showed t hat BST ferroelectr ic thin film under the treatment of 700 annealing temperatur e was characterized by comparativ ely superior pr operties and the intensity of its remnant polarization was4.85 C/cm 2and its coercive field value was 65.2kV /cm.While test ing under the co ndition of 1kHz frequency,the dielectric co nstant of BST thin films under the 700 annealing temperature was 384.1and the dielectric loss w as 0.0186.U nder the room temperature with the ex tra additio n of 1V side force,t he leakage cur rent density of BST thin films under the 700 an -nealing temperature reached access to 6.7 10-8A/cm 2.Key words: barium strontium titanate; fer roelectric thin films; dielectric pr operties; ferroelectric propert ies;So-l gel 收稿日期:2006-11-02.基金项目:湖北省教育厅科学技术研究项目(D200560005).作者简介:王国强(1964-),男,教授.E -mail:wgq1964@铁电钛酸锶钡(Ba x Sr 1-x TiO 3)(BST)材料有非常优良的铁电/介电性能,是近年来科学家们大量研究的功能材料之一。
BST 这种材料的性质、制备方法和应用的研究已成为当前的热门前沿课题。
其薄膜型材料被选用于高频率敏感微波器件,例如:振荡器、移相器、延迟线、天线和可调性滤波器等[1-3]。
另外,铁电钛酸锶钡薄膜作为一种新型介电材料,在动态随机存储器(DRAM )上拥有非常好的应用前景,原因在于通过合理选择Ba/Sr 比,能使材料在室温下处于顺电相,避免了铁电畴开关效应引发的疲劳现象;而同时具备相对较低的漏电流和高的介电常数,这正好满足了DRAM 对电容器介电材料的要求,综合效应比PZT ,SrT iO 3等铁电材料以及传统的SiO 2介电材料有其明显的优势[4,5]。
目前,铁电薄膜在其各种功能器件的应用中,底电极材料通常选用Pt,这主要是因为Pt 具有良好的导电性之外,还具有在硅衬底上附着性强、不易氧化等特点[6]。
但是Pt 电极在制备过程中,如果处理不适当,容易形成 小丘状 的突起,这将严重破坏铁电薄膜电容器的性质[7]。
最近,导电氧化物作为铁电薄膜的电极材料受到人们的重视[8],其中,LaNiO 3(LNO)是ABO 3型钙钛矿结构的氧化物,由于:1)LaNiO 3具有很低的电阻率(小于1 10-3cm );2)LaNiO 3的晶格常数与很多钙钛矿铁电材料的晶格常数很相近,而被认为是有望取代Pt 电极的电极材料。
LaNiO 3(a=0.384nm)和BST(a=0.3945nm )薄膜在晶格结构和晶格常数上的相似性将给BST 薄膜和下电极提供更好的晶格匹配,从而改善BST 薄膜的性质。
采用溶胶-凝胶法在LaNiO 3基底上制备了Ba 0.5Sr 0.5TiO 3(BST)铁电薄膜。
研究了不同温度退火的薄膜结晶性能的影响,薄膜的介电性能和铁电性能,并对不同实验现象进行了解释。
1 实 验以乙酸钡(Ba(CH 3COO)2)、乙酸锶(Sr(CH 3COO)2)、钛酸四丁酯(T i(OC 4H 9)4)为主要原料。
水、冰醋酸(CH 3COOH)和乙二醇单乙醚(C 4H 10O 2)为溶剂,并加入甲酰胺(CH 3NO)和乙二醇(C 2H 6O 2)作为添加剂。
Ba 和Sr 的计量按分子式Ba x Sr 1-x TiO 3计算,配制浓度为0.30mol/L 的Ba 0.5Sr 0.5TiO 3前驱体溶液50m L 。
在制作好的LNO/Si 基片上以4000r/min 的速度匀胶30s,得到表面均匀的湿膜,放入快速退火炉中400 热处理4min 进行热分解,形成无机薄膜,然后快速升温到500 700 退火处理4m in 。
400 预热处理是为了尽可能使BST 湿膜中的有机物挥发分解,避免薄膜在晶化过程中,有机物急剧挥发或分解使薄膜体积急剧收缩,形成微裂纹,甚至导致薄膜开裂。
采用多次匀胶涂膜工艺,即重复匀胶-热处理工艺,直到所需的膜厚,最后一层在氧气气氛的条件下采用快速热处理(RTA)方法,在500 700 退火处理20min 。
薄膜的电学性质以金属(Metal)-铁电材料(Ferroelectric)-LNO/Si 电容器结构来测量。
其中,金属(Pt)上电极(0.1m m 2)通过掩模板,采用Pt 靶溅射得到。
BST 铁电薄膜的铁电性能采用美国Radiant T echnolo -g ies 公司生产的RT66A 铁电测试仪测试薄膜的电滞回线。
BST 铁电薄膜的介电性能采用H P4192A LCR 测试仪测量。
BST 铁电薄膜的伏安特性采用HP4156A 测试仪测量。
2 结果与讨论2.1 BST 铁电薄膜的X 射线衍射分析X 射线衍射(XRD)谱采用RIGAKU D/MAX -IIIA 型X 射线衍射仪进行测量。
测量时使用Cu 靶,扫描角度范围为20 70 ,步长为0.050 。
经400 热处理及500 700 烧结的Ba 0.5Sr 0.5TiO 3铁电薄膜X 射线衍射(XRD)谱,如图1所示。
图中的实线标出的是LaNiO 3的峰值,用 * 标出,虚线标出的是Si(111)峰。
其他的分别是BST 的(100),(110)和(200)峰,根据上面的讨论,实验所用的LaNiO 3底电极是(100)择优取向的,然而我们观察到的BST 却是随机取向的,因为(100)和(200)的强度没有明显的大于(110)的强度,而且,在700 退火的薄膜中(110)峰还具有最大的强度。
在BST 制备的过程中,在3min 之内将薄膜从700 冷却到300 ,急速的冷却可能在BST 薄膜与LaNiO 3之间产生了大的应力,应力决定了BST 薄膜的随机取向。
由图1可以看到,在550 和650 退火的BST 薄膜,BST 的衍射峰(100)和(200)几乎没有出现,在700 退火的BST 薄膜已完全形成了钙钛矿结构,且没有杂相。
2.2 BST 铁电薄膜的扫描电镜分析BST 铁电薄膜的断面显微结构采用扫描电镜进行分析。
LNO /Si 衬底上700 退火的铁电薄膜其断面扫描图如图2所示。
根据薄膜的断面结构可以看出,LNO 生长在Si(111)上,根据标尺可以看出LNO 的厚度为350nm 。
而BST 的厚度约为300nm 。
2.3 BST 铁电薄膜的介电性能图3和图4表示出了不同退火温度下BST 薄膜的介电常数和介电损耗随测试频率的变化关系。
其介电常数是根据HP4192A LCR 阻抗分析仪测得的BST 薄膜电容,然后计算得到BST 薄膜的介电常数。
测试频率的范围为1 100kHz 。
从图中可以看出,在测试频率为1kH z 时,在较低的烧结温度下,介电常数降11第29卷 第5期 王国强,等:So-l Gel 法制备BST 铁电薄膜及性能研究低,介电损耗为增高,而700 退火的BST薄膜的介电常数为384.1,介电损耗为0.0186。
这表明700 退火的BST薄膜有更好的介电性能,这主要是BST薄膜与LNO电极之间存在着良好的界面接触,其次可能是由于随着烧结温度增高,薄膜的结晶度和纯度增高,因而介电性能增高。