在Pt/SrTiO_3衬底上制备高c轴取向PbTiO_3薄膜

铁电PbTiO_3薄膜是一种优良的热释电材料。特别是c轴取向的PbTiO_3薄膜,因为c轴就是极化轴,并且c轴取向的ε低(约为100),所以它的热释电系数大,介电常数小,热容量小,很有希望成为高性能指数,高灵敏度的红外传感器材料。国外用溅射法在MgO(100)单晶和外延的P_t膜上制备了高c轴取向的PbTi0_3薄膜,并报道了其优良的电学性质。新近发展起来的sol-gel方法与溅射法相比,制备铁电薄膜有组分易控制,设备简单,成     

c轴取向PbTiO_3薄膜的制备与结构分析

一、引言 钛酸铅PbTiO_3,是一种优良的热释电材料.特别是c轴取向的PbTiO_3薄膜,c轴就是极化轴,热释电系数r约为2.5×10~(-8)C/cm~2·K,热容量小,沿c轴的相对介电常数8_r~6小(约100),热释电品质因素较PbTiO_3,晶体有明显提高.因此有希望成为高性能指数,高灵敏度的传感器材料.目前,人们利用射频磁控溅射法已生长出口轴取向PbTiO_3薄膜.     

溶胶-凝胶工艺制备铁电钛酸铅薄膜及电学性质

隨著材料科学、电子学的迅速发展,电子器件日趋微型化和集成化。铁电薄膜由于具有压电、热释电和电光等多种特性,又具有便于集成化和平面化的形式,受到了高度重视。其中,铁电钛酸铅(PbTiO_3)因具有居里温度高,介电常数小,热释电系数大等优点,国外已用溅射法制得的PbTiO_3薄膜作成了非挥发性记忆元件,热释电红外探测器,超声传感器和低阈值的电致发光元件等,显示出其多方面的应用前景。     

溶胶凝胶法制备PbTiO3薄膜的Raman光谱研究

钛酸铅(PbTiO_3)薄膜因其具有众多的应用,如红外探测器、超声波换能器等而备受关注.人们已利用射频溅射等薄膜制备技术获得PbTiO_3薄膜.近年来,溶胶-凝胶(sol-gel)法作为一种湿化学法薄膜制备工艺,与其他传统工艺相比有着许多优点,诸如,易于控制成分、化学     

热处理工艺对KTa0.65Nb0.35O3薄膜结晶学性能的影响

钽铌酸钾(KTa_(1-x)Nb_xO_3,简称KTN),铁电与顺电相变温度(T_c)可通过改变钽铌比调节,将T_c调节到近室温附近,其晶体具有良好的热释电、电光和非线性光学性质,可用于热释电探测器、电光调制器、电光偏转器、全息存贮等,其薄膜可用于光电子器件和集成光学器件中.当x=0.35时,KTN在无机材料中具有最大的二次电光系数.我们用Sol-Gel法制备了其沿(100)、(111)取向生长的薄膜.薄膜的结晶学性能对薄膜的电学、光学和电光性能有很大的影响,如焦绿石结构相的存在,使KTN薄膜失去铁电性.另外,薄膜的Curie温度(T_c)升高,介电温谱峰竞化,剩余极化强度降低,电滞回线变窄等,不仅与尺寸效应、衬底对薄膜的应力有关,而且与薄膜的结晶学性能有关.本文研究了热处理工艺对薄膜的结晶学性能的影响.     

热力循环的最大利润率原理

经典热力学以可逆界限作为热力循环的评价指标,有ξ_r(包括卡诺热机效率η_c、卡诺制冷机制冷系数ε_c、卡诺热泵供热系数ψ_c、三热源制冷机制冷系数ε_r以及三热源热泵供热系数ψ_r)。热力学第二定律分析导出了热力循环     

铁电体热释电系数的本征和场致增强模式的机理

铁电材料制备的红外探测器主要有两种工作模式:热释电体的无电场本征模式和铁电体的场致增强模式.利用铁电体的唯象理论,通过引入偶极子耦合,得到了两种模式热释电系数的理论公式.其数值模拟表明,在热释电体的本征模式中,热释电系数随温度的上升而增加,接近居里温度时急剧增大.在铁电体的场致增强模式中,热释电系数由场致诱导极化的温度效应和偶极子的转动效应产生.在低温区,低电场时以偶极子的转动为主形成一个尖锐的峰,增大电场后变为以场致诱导极化为主.温度升高,以偶极子转动引起的热释电系数峰向高电场方向移动,在顺电相,以场致诱导极化为主.铁电体用于热释电效应时,保持温度稳定性的基本方法是温度越高,施加的电场越大.     

ZnO薄膜的Sol-Gel制备与结构分析

ZnO薄膜是一种极为重要的多功能电子材料,已广泛地应用于体声波(BAW)延迟线、声表面波(SAW)器件、声光器件,以及气敏、力敏、压敏等传感器件中.传统的ZnO薄膜制备技术主要有射频磁控溅射,离子束蒸发,化学气相淀积等几种,近年来,Sol-Gel技术得到了很大的发展,已成功地制备出高取向的PbTiO_3薄膜.高取向和外延的K(Ta,Nb)O_3薄膜和(Sr,Ba)Nb_2O_6薄膜等,利用该工艺制备高质量的薄膜,有着极大的发展潜力.本文报道了采用Sol-Gel法在石英玻璃衬底上制备高c轴取向ZnO薄膜     

射频磁控溅射制备铁电PLZT薄膜的研究

由于铁电薄膜具有一系列的特殊性质,如铁电开关特性、压电效应、热释电效应、电光和声光效应、非线性光学效应等,因而在微电子学及光电子学领域中得到了广泛的应用,特别是以铁电薄膜为基础的铁电随机存取存储器的开发成功,显示出了高速度、高密度、非挥发性及抗辐射性等优良性能,更进一步促进了对铁电薄膜的研究.同时,由于薄膜制备技术的发展,     

钛酸铅铁电薄膜的表面层

大量的实验和理论分析表明:铁电体(包括块体和薄膜材料)都具有一个与体内性质不同的表面层.表面层的存在对铁电体的性质有显著的影响,如介电常数峰值降低,Curie温度偏移,相变点以上仍能观察到热释电效应等.表面层对铁电薄膜性质的影响更加显著,如单晶钛酸钡薄膜的相变表现出弥散特性、介电常数偏低、矫顽场强偏大等.用掠射角X射线衍射法(Glancing angle X-ray diffraction)(GAXRD)可以分析材料浅表层的结构特征,以区分表层与体内的结构差异.     

铁电-驻极体复合膜的性质和测量方法

近年来兴起了研究复合材料在热释电材料中以硫酸三甘氨酸(TGS)单晶粉末和聚偏氟乙烯(PVDF)复合薄膜最为引人注意。因复合材料具有新的物理和化学性质,在测量物性参数时若只简单地采用传统的方法,很可能引起错误。下面介绍TGS-PVDF复合热释电薄膜的热释电系数、热激电流(TSC)和介电谱的测量方法和结果。     

KTN凝胶薄膜在热退火过程中的焦绿石中间相和钙钛矿稳定相

复合钙钛矿型铁电材料,因具有优良的介电、铁电、热释电和电光等性质,已成为具有很大潜在应用前景的重要电子材料.但最困扰的问题之一是难以制备单相钙钛矿结构的陶瓷和薄膜,而容易产生对性能不利的焦绿石相.近几年,人们对焦绿石相的形成和钙钛矿结构的稳定性的热力学和动力学问题进行了广泛的研究,并且提出了一些抑制和消除焦绿石相的工艺措施,但目前在这一领域仍没有一个统一的认识.     

热源间制冷与泵热循环参数选择的有限时间热力学准则

按经典热力学,工作在两个恒温热源之间的逆卡诺循环的最大性能系数为或其中ε_r和ψ_r分别为制冷系数和供热系数,T_1和T_2分别为高温和低温热源的温度。(1)、(2)式给出的启示是:要达到理想的热力学界限,工质同热源间的传热温差应无穷小,循环必     

MOD法制备PLZT铁电薄膜的研究

锆钛酸铅镧(PLZT)铁电陶瓷材料在介电、热释电、压电、铁电以及电光等方面均具有良好的特性,而且由于它的组成在较宽广的范围内可以调整,使得某一方面的特性更加优越.因此在电子和电光器件中得到非常广泛的应用,其薄膜材料更是适应了微电子学发展的需要而受到了极大的重视.由于该材料是4组元固溶体.同时要考虑到和半导体工艺兼容,因而对薄膜制备技术要求较高.在这方面,磁控溅射、激光闪蒸和Sol-Gel或MOD等先进的薄膜制备工艺均获得了成功.本文采用金属有机物热分解(MOD)工艺,在成功地解决了金属有机化合物的基础上制备了厚度在1 000nm左右的PLZT(8/65/35)铁电薄膜.对薄膜的相结构,显微结构以及铁电性能进行了研究.l 实验采用湿法化学的MOD工艺制备多组元晶态薄膜,金属有机化合物的选取和获得是该工艺的基础.在实验中,钛的有机化合物为商用化学纯钛酸四丁酯,铅、镧和锆的有机化合物为自制的庚酸铅、庚酸镧和丁酸氧锆.采用碳链较长的庚酸铅是为了在热分解过程中减少铅的挥发.将以上4种金属有机化合物按化学计量比配制成PLZT(8/65/35)有机先驱体溶液,为进一步补偿铅的挥发损失,在溶液中加过量5摩尔分数的庚酸铅.采用多次旋涂-热分解方法制备一定厚度的薄膜,薄膜最终热处理温度为550℃基片为Si和Pt/Ti/S     

铁电体热释电循环的能量转换机理

环境中的废热可以被铁电体在变温和变电场的热释电循环中转换为电能.然而,铁电体的极化强度随外界条件的变化一直是待解的难题.本文根据电场作用下铁电体中偶极子在三维空间转动的唯象理论,引入偶极子的耦合效应解决了极化强度在一定初始条件下随温度和电场的变化规律,推导出了奥尔森热释电循环中温度和电场对极化强度和热释电转换效率的影响规律.通过数值模拟得到如下结论:热释电循环的等高温线与电滞回线的上曲线重合;等低温线在电滞回线的中线与上线之间,由所加最大电场决定;热释电循环时,低温端的温度越接近居里点,以及高温端的温度略高于居里点,会有较高且较为稳定的热释电转换效率.上述结论与实验结果基本相符.     

TGS-PVDF复合材料的热释电性研究

复合材料是当前材料科学的一个重要发展方向.用于红外探测的热释电材料也向复合材料方向发展.这种材料是由单晶粉末和有机聚合物混合而形成的一种新型功能材料,它不仅具有良好的压电性和热释电性,而且柔性好、成本低,易制成大面积均匀薄膜,从而得到广泛研究.在压电方面已向实用化发展;在热释电应用方向也显示出良好的前景.本文将首次报道一种新型复合材料——硫酸三甘氨酸(简称TGS)单晶粉末与聚偏氟乙烯(简称PVDF)复合物的热释电性质。     

氧气压对激光淀积BaTiO3薄膜晶体结构的影响

由于铁电薄膜的诱人应用前景,最近几年受到人们的极大关注。铁电氧化物薄膜可望用于多种微电子学和光子学器件,如:铁电存储器,电光调制器,红外探测器,光学二次谐波发生器以及超导铁电器件等。BaTiO_3薄膜是最重要的钙钛矿结构铁电薄膜之一,它具有优良的压电,铁电,热释电和非线性光学性质。所以,很多研究组都很重视BaTiO_3薄膜的生长机理和改进薄膜性能的研究。     

新型铁电复合材料ATGS-PVDF的制备与性能

近年来人们对以硫酸三甘肽(TGS)单晶粉末和聚偏氟乙烯(PVDF)复合膜作为热释电材料进行了较多的研究,发现了颗粒尺寸、组分配比、成膜工艺对材料的性能有较大的影响.通过优化条件可以得到性能优良、有应用价值的新型热释电薄膜,但该类薄膜同TGS单晶一样不能锁定极化,工作温度不能超过TGS单晶的居里点(49°C),这将大大限制了其应用.我们用掺L丙氨酸的TGS(ATGS)单晶粉末替代TGS粉末同PVDF进行复合.在成膜过程中施加     

高反射率Ag_5In_5Te_(47)Sb_(33)相变薄膜热致晶化的微观结构和光学性质的变化

对磁控射频溅射法制备的Ag5 In5 Te47Sb3 3 相变薄膜热致晶化的微观结构和光学性质的变化进行了研究 .沉积态薄膜为非晶态 ,其晶化温度为 1 6 0℃ .晶态薄膜中产生了立方晶态相AgInTe2 和AgSbTe2 及单质Sb ,2 2 0℃退火薄膜中AgSbTe2 相含量最大 .晶态薄膜的反射率高于沉积态 ,并且 2 2 0℃退火的晶态薄膜反射率最大 .2 2 0℃退火薄膜为直径约 30nm的球状AgSbTe2 相和短棒状Sb相 .     

具有高热释电品质因数的ADTGSP晶体

在前几篇文章中,我们介绍了新的热释电晶体ATGSP,即掺有L-丙氨酸和磷酸的硫酸三甘氨酸晶体,简称ATGSP。该晶体与TGS晶体相比,具有较高的热释电系数,低的介电常数和介质损耗,热释电品质因数较TGS晶体有明显的提高,现已利用该材料试制出了高质量的红外探测器和摄像管靶面。但是ATGSP晶体的居里温度仍为49℃,因其偏低而影响到器件的应用温度范围。为了提高ATGSP晶体的居里温度T_c,我们研究了氘化的ADTGSP