(PSTT10/45)4 多层薄膜铁电性研究

以LaNiO3做缓冲层,用射频磁控溅射法在SiO2/Si(100)衬底上制备出[0.9Pb(Sc0.5Ta0.5)O3-0.1PbTiO3/0.55Pb(Sc0.5Ta0.5)O3-0.45PbTiO3]4铁电多层薄膜.采用两步法在峰值温度800 ℃对薄膜进行退火.通过x射线衍射分析了薄膜的物相结构,通过电滞回线和漏电流曲线对薄膜的铁电性能进行了测量.研究发现,薄膜展现出高度(100)取向的钙钛矿结构和增强的铁电性,其剩余极化2Pr=26.2 μc/cm2,矫顽场2Ec=53.9 kV/cm,100 kV/cm下漏电流密度为1.87×10-4A/cm2.分析了铁电性增强和漏电流增大的可能原因.     

Bi3.15Nd0.85Ti2.97Mg0.03O12薄膜的铁电性能研究

在退火温度为600℃、650℃、700℃和750℃的条件下,采用化学溶液沉积法（CSD）,在Pt/Ti/Si O2/Si（100）基底上制备了4批Bi3.15Nd0.85Ti2.97Mg0.03O12（BNTM）铁电薄膜.同时,研究了退火温度对薄膜结晶性能、表面形貌以及铁电性能（剩余极化和漏电流）的影响.结果表明,经650℃退火处理的BNTM铁电薄膜具有较好的铁电性能,其剩余极化强度（2Pr）和矫顽场（2Ec）分别为37.8μC/cm^2和182.2kV/cm,漏电流密度达到1.61E-7 A/cm^2.     

在ITO玻璃衬底上制备钛酸铋铁电薄膜

利用溶胶-凝胶(Sol-Gel)法在Sn的In2O3导电透明薄膜(ITO)衬底上制备了钙钛矿型Bi4Ti3O12铁电薄膜,研究了退火温度对铁电薄膜结构和性能的影响.X-射线衍射分析表明,经650℃和650℃以上温度退火的薄膜为具有层状钙钛矿型结构Bi4Ti3O12的铁电薄膜.在750℃退火20 min得到Bi4Ti3O12铁电薄膜的剩余极化强度Pr=10μC/cm2,矫顽场Ec=45 kV/cm.     

(Pb,La)TiO_3薄膜的结构与性能

采用溶胶-凝胶技术在La Ni O3/Si衬底上制备不同退火温度(450、500、550℃)、不同La掺量的Pb1-xLaxTi O3(x=0、5%、7.5%、10%)铁电薄膜,利用X射线衍射法对产物进行表征,研究退火温度和La掺量对薄膜性能的影响。结果表明,掺加La有助于Pb Ti O3薄膜的(100)晶面衍射峰增长,随温度升高,薄膜的晶化程度变好,剩余极化强度稍有减小,矫顽电场强度减小,漏电电流密度减小,且介电常数增大;退火温度为550℃时,Pb0.925La0.075Ti O3薄膜的剩余极化强度为35μC/cm2,矫顽电场强度为147 k V/cm,漏电电流密度为10-8A/cm2,介电常数值为487(100 k Hz)。     

在LiNaO3基底上制备PZT铁电薄膜及其电性能研究

采用溶胶-凝胶法在LaNiO3/Si衬底上制作Pb(Zr0.5,Ti0.5)O3(PZT)薄膜,研究了退火温度对薄膜结构和性能影响.通过X-ray分析表明,在600℃退火时,PZT薄膜已形成钙钛矿相,且在(100)择优取向的LaNiO3底电极上制备得到了(100)择优取向的PZT薄膜.实验测得以LaNiO3为衬底上的PZT薄膜的剩余极化强度为Pr=26.83μC/cm2,矫顽场Ec=30.43 kV/cm,介电常数为ε=5509,介电损耗为0.203.     

化学溶液沉积法制备Pb0.5Ba0.5TiO3薄膜的结构及电学性能研究

采用化学溶液沉积法在Pt/TiO2/SiO2/Si基片上制备钛酸铅钡Pb0.5Ba0.5TiO3(PBT)薄膜.薄膜呈纯钙钛矿结构,无杂相生成.此外,薄膜表面光滑致密、没有微裂痕.薄膜得到的晶粒尺寸较小,约为17 nm.在700℃ lh退火的薄膜有良好的电学特性,在1 kHz频率下测量得到的介电常数、损耗因子分别约为265和5％;此外,在500 kV/cm电场驱动下,薄膜得到的剩余极化(2Pr)约为16 μC/cm2,矫顽电场(Ec)约为110 kV/cm.这些结果表明,PBT固溶体薄膜有望成为铁电器件的候选材料.     

溶胶-凝胶法制备(Bi, Nd)4Ti3O12铁电薄膜

采用溶胶凝胶法在Pt/Ti/SiO2/Si基片上制备了(Bi, Nd)4Ti3O12铁电薄膜.将薄膜分别进行每一层、每二层、每三层500 ℃空气中预退火10 min，分别称为样品a、b、c，最后都于氮气氛中680℃总退火半小时. 结果表明预退火工艺对薄膜的铁电性能影响很大.样品a、b的铁电性能(2Pr分别为47.8 μC/cm2和51.9 μC/cm2)远远高于样品c(2Pr = 28.7 μC/cm2).三组薄膜都呈现良好的抗疲劳特性.     

Hf0.5Zr0.5O2超薄薄膜铁电性及其晶相演变

超薄Hf0.5Zr0.5O2(HZO)铁电薄膜在低功耗逻辑器件和非易失性铁电存储方面有着巨大的应用潜力.本文制备了不同厚度HZO薄膜，并使用不同退火温度进行处理，在最优温度条件下所制备薄膜的两倍剩余极化强度(2Pr)可达~40 μC?cm-2，其矫顽场(Ec)低至±1.15 MV?cm-1，响应速度明显优于传统铁电材料.研究表明，虽然HZO薄膜正交相(Pca21)与其铁电性有极大关系，但过高的退火温度将导致四方相(P42/nmc)向单斜相(P21/c)转变，从而降低铁电性.本研究为高性能HZO铁电器件的研究提供了参考.     

Bi3.15Nd0.85Ti3O12陶瓷的铁电介电性能研究

采用传统固相反应法制备了Bi3.15Nd0.85TiO12(BNdT)陶瓷.在1 100℃烧结的BNdT陶瓷呈层状钙钛矿结构,致密,晶粒呈扁平状.该陶瓷表现出良好的铁电介电特性,其电滞回线对称,在210 kV/cm测试电场下,剩余极化2Pr和矫顽场Ec分别为45 μC/cm2和67.6 kV/cm.在室温f=100 kHz时,εr=221,tgδ=0.0064.变温介电测试表明居里温度在408℃左右,这一较宽的相变峰,可能是由于氧空位产生的介电弛豫引起的.漏电流测试表明,BNdT陶瓷在低于230 kV/cm电场下,漏电流密度保持在7.5×10-7 A/cm2以下,在低于75 kV/cm电场下,该陶瓷呈现肖特基(Schottky)导电行为.     

准同型相界附近0.02Pb(Zn_(1/3)Nb_(2/3))O_3-0.50Pb(Ni_(1/3)Nb_(2/3))O_3-0.48Pb(Zr_xTi_(1-x))O_3陶瓷压电性能研究

采用传统固相反应法制备四元系0.02Pb(Zn1/3Nb2/3)O3-0.50Pb(Ni1/3Nb2/3)O3-0.48Pb(ZrxTi1-x)O3(0.29≤x≤0.34)陶瓷.观察样品的晶相结构和显微结构,测试压电性能和介电性能.随着Zr/Ti比的增大,晶相从四方相向三方相转变.发现准同型相界位置在x=0.32附近.1 240℃烧结的0.02PZN-0.50PNN-0.48PZ32T陶瓷展现了良好的压电性能,压电常数d33为715 p C/N,机电耦合系数kp为0.541,剩余极化强度Pr为25.5μC/cm2,矫顽场强Ec为5.6 k V/cm.新的压电材料适合高性能压电器件应用,且简单的制备方法给生产带来极大便利.     

预退火工艺对Bi3.15Nd0.85Ti3O12铁电薄膜性质的影响

采用溶胶一凝胶法在Pt／Ti／SiO2/Si基片上制备了Bi3.15Nd0.85Ti3O12铁电薄膜。将薄膜分别进行每一层预退火、每二层预退火、每三层空气中500℃预退火10min，分别称为a．b、c组薄膜，最后都于氮气氛中680℃总退火0．5h。结果表明，预退火工艺对薄膜的铁电性能影响较大，而对取向基本没有影响。同时，a,b两组薄膜的铁电性能（2Pr分别为47．8μC／cm2。和51．9μC／cm2）远远优于c组薄膜的铁电性（2Pr=28．7 μC／cm2）。所有Bi3.15Nd0.85Ti3O12薄膜都呈现良好的抗疲劳特性。     

BiFeO_3薄膜的so-lgel制备及其铁电性能研究

采用sol-gel方法在Pt(111)/Ti/SiO2/Si(100)衬底上制备出了(100)择优取向的BiFeO3薄膜.XRD研究表明,600～650℃退火的薄膜结晶较好.AFM形貌显示,650℃退火的薄膜中等轴状晶粒大小均匀(直径100～150nm),薄膜较为致密.电学性能测量结果表明,650℃退火、厚度为840nm的薄膜的2Pr值为2.8mC/cm2;在50kV/cm外加电场下,漏电流为2.7×10-5 A/cm2.电流-电压特性显示,在欧姆区之上,薄膜的主要导电机制为波尔-弗兰克尔发射导电.     

化学溶液沉积法制备BiFeO_3薄膜的结构及性能研究

采用化学溶液沉积法在ITO玻璃基片上制备铁酸铋Bi Fe O3薄膜。薄膜呈纯钙钛矿结构,无杂相生成。此外,薄膜表面光滑致密、没有微裂痕。薄膜得到的晶粒尺寸较小,约为45 nm。在550℃1 h退火的薄膜有良好的电学特性,在1 k Hz频率下测得的相对介电常数、损耗因子分别约为198、3%;此外,在760 k V/cm电场驱动下,薄膜得到的剩余极化(2Pr)约为25μC/cm2,矫顽电场(2Ec)约为650 k V/cm。BFO薄膜在550℃退后,通过吸收光谱分析得到BFO薄膜的光学带隙为2.7 e V。这些结果表明,退火温度550℃制备的Bi Fe O3固溶体薄膜具有较好的性能,有望成为光电器件的候选材料。     

Nb掺杂对Bi_(3.25)La_(0.75)Ti_3O_(12)薄膜微观结构与性能的影响

采用Sol-gel法在p-Si和Pt/Ti/SiO2/Si衬底上制备了Bi3.25La0.75Ti3-xNbxO12(BLTN)铁电薄膜,研究了Nb掺杂量对薄膜微观结构、介电和铁电性能的影响。结果表明:650℃退火处理的BLTN薄膜具有单一的层状钙钛矿结构,表面平整致密,且为随机取向;Nb掺杂量x在0.06的BLTN薄膜介电与铁电性能优良,剩余极化Pr和Ec分别为21.6μC/cm2和96.8kV/cm,室温下,在测试频率为10kHz时,薄膜的介电常数为386,介电损耗为0.69%。     

脉冲激光沉积法制备的Pb(Zr0.4Ti0.6)O3铁电薄膜漏电机理

利用准分子脉冲激光器在Pt/Ti/SiO2/Si(111)衬底上制备了Pb(Zr0.4Ti0.6)O3(PZT)铁电薄膜.利用掩膜技术,采用磁控溅射法在PZT薄膜上生长Pt上电极,构架了Pt/PZT/Pt铁电电容器异质结.采用X射线衍射和电容耦合测试技术分别表征了PZT铁电薄膜的微结构和电学性能.研究发现:在5 V的测试电压下,在560℃较低的沉积温度下生长的PZT薄膜电容器的剩余极化强度为187 C/m2、矫顽电压为2.0 V、漏电流密度为2.5×10-5A/cm2.应用数学拟合的方法研究了Pt/PZT/Pt的漏电机理,发现当电压小于1.22 V时,Pt/PZT/Pt电容器对应欧姆导电机理;当电压大于2.30 V时,对应非线性的界面肖特基传导(Schottky emission)机理.     

溶胶-凝胶法制备0．85Pb（Mg1／3Nb2／3）O3—0．15PbTiO3铁电陶瓷及其性能研究

以无机盐和氧化物为原料,柠檬酸和乙二胺四乙酸(EDTA)为复合螯合剂,乙二醇为溶剂,采用溶胶-凝胶法制备了0.85Pb(Mg1/3Nb2/3)O3-0.15PbTiO3(PMN-PT)铁电陶瓷粉体及其烧结体.并通过XRD和SEM分析了PMN-PT钙钛矿相的形成和烧结体的显微结构.讨论了不同烧结温度对陶瓷显微结构、介电、铁电及压电性能的影响.结果表明采用溶胶-凝胶法制备的PMN-PT陶瓷适宜烧结温度为1 100℃,比常规固相合成法制备PMN-PT陶瓷的温度低100～200℃,且该条件下烧结的陶瓷性能优异:d33=252 pC/N,Pr=17.8 μC/cm2.     

溶胶-凝胶(Sol-Gel)法制备BaTiO3陶瓷的铁电和介电性质研究

研究了钛酸钡体相陶瓷的铁电性介电性。以硬脂酸、氢氧化钡和钛酸四丁酯为原料，用Sol-Gel法合成BaTiO3。生成的前体粉末是无定型的，在空气中750℃下焙烧凝胶1h得到BaTiO3四方晶。自发极化Pr、剩余极化Ps和矫顽场Ec的值分别为5．512μc/cm^2、12．285μC/cm^2和3342V/cm，介电常数ε为2713（200－150000Hz）。     

0.5LaFe_(0.5)Co_(0.5)O_3-Bi_4Ti_3O_(12)薄膜的制备及电学性能的研究

采用溶胶-凝胶法在(111)Pt/Ti/SiO_2/Si衬底上制备了0.5LaFe_(0.5)Co_(0.5)O_3-Bi_4Ti_3O_(12)(0.5LFCO-BTO)薄膜。X射线衍射分析表明薄膜为纯相层状钙钛矿结构,扫描电子显微镜显示薄膜结晶度良好且无裂缝,粒径为100~400nm。0.5LFCO-BTO薄膜在室温条件下呈现出良好的铁电性能,其剩余极化值2Pr和矫顽场2Ec分别为48μC/cm2和290kV/cm。在频率为10kHz下,其相对介电常数εr和介电损耗tanδ分别为218.7和0.015。     

水热法制备Ba_(1-x)La_(2x/3)TiO_3纳米管及其铁电性能研究

为探究Ba_(1-x)La_(2x/3)TiO_3纳米管的微结构和铁电性能,采用阳极氧化法生成TiO_2纳米管,并以TiO_2纳米管为模板采用水热合成法制备Ba_(1-x)La_(2x/3)TiO_3纳米管,利用扫描电子显微镜(SEM)、X线衍射仪(XRD)和铁电分析仪对不同硝酸镧浓度和水热反应温度下所得Ba_(1-x)La_(2x/3)TiO_3纳米管状阵列的微观结构和铁电性能进行测试分析.结果表明:增大硝酸镧浓度和提高水热反应温度均有利于TiO_2纳米管向Ba_(1-x)La_(2x/3)TiO_3纳米管的转变,并提高其结晶度,在240℃水热温度下制备所得Ba_(1-x)La_(2x/3)TiO_3纳米管的表面形貌最好.铁电分析仪测得Ba_(1-x)La_(2x/3)TiO_3纳米管的P-E曲线具有良好的滞后性,表明样品具有优良的铁电性能,说明增加硝酸镧的浓度和升高水热温度均有助于提高Ba_(1-x)La_(2x/3)TiO_3纳米管的剩余极化强度(Pr)和矫顽场(Ec),水热温度为240℃、硝酸镧浓度为0.01 mol/L条件下制备所得Ba_(1-x)La_(2x/3)TiO_3纳米管的剩余极化强度Pr达到1.32 C/cm2,矫顽场Ec可达3.37 k V/cm.     

BiCrO3薄膜的溶胶-凝胶制备方法

用溶胶-凝胶方法在LaNiO3／Si衬底上在450℃退火条件下制备了BiCrO3.薄膜XRD研究发现BiCrO3仅有少量结晶，呈（I0I）择优取向．铁电性测试表明，室温下薄膜具有铁电性，剩余极化强度为0．6μc／cm^2，漏电流研究表明薄膜的导电机构分为三种。