论文部分内容阅读
铌镁酸铅-钛酸铅((1-x)[Pb(Mg1/3Nb2/3)O3]-xPbTiO3,(1-x)PMN-xPT)薄膜因具有优异的铁电、介电、热释电、电光及压电等性能,可以作为新型热释电材料,应用于热释电探测领域。溶胶-凝胶法作为一种生产成本低、易于半导体集成且能够精确控制材料化学成分的方法,可以用于制备PMN-PT薄膜。因此,本文采用溶胶-凝胶法制备PMN-PT薄膜,对工艺条件、物相结构、介电性能、铁电性能和热释电性能进行系统研究,并对其微结构制备工艺进行初步探究。主要研究结果如下:1、以TiO2作为Pt与基底之间的缓冲层,采用磁控溅射法在SiO2/Si/SiO2基底上进行Pt底电极的制备。结果表明:Pt基底呈现出高(111)择优取向,方块电阻为2 8502Ω/□,粗糙度的均方根为0.5702nm。2、采用溶胶-凝胶法制备出具有高(100)择优取向的0.7PMN-0.3PT组分的薄膜,研究了 Pb、Mg元素过量、退火温度及退火保温时间对其钙钛矿结构的影响。扫描电子显微镜测试结果表明:0.7PMN-0.3PT薄膜的晶粒尺寸在95-105nm之间,截面厚度为500nm。电学测试表明:频率为1kHz下其相对介电常数可达1135,剩余极化强度为12.495μC.cm-2,薄膜的矫顽电场为45.6kV/cm。3、对比分析了不同组分(1-x)PMN-xPT(x=0.25、0.36和0.40)薄膜的电学性能。结果表明:0.75PMN-0.25PT和0.6PMN-0.4PT处于赝立方结构和四方结构的组分都具有大的介电常数,在1kHz频率下其相对介电常数分别为1534和1800,在比较其介电-温谱时发现,处于赝立方结构的0.75PMN-0.25PT组分在10kHz频率下出现了不连续的现象,而0.64PMN-0.36PT和0.6PMN-0.4PT在高频下仍表现出了优异的介电-温谱特性。4、研究了 La和Pr两种稀土元素的掺杂对0.7PMN-0.3PT薄膜性能的影响,结果表明:这两种元素均可提高PMNT薄膜的电学性能,尤其Pr元素的掺杂,相比于比未掺杂时,介电和铁电性能提高了一倍。La的掺杂在一定程度上更倾向于使得准同型相界的PMNT向赝立方结构偏移。5、采用湿法腐蚀对PMNT薄膜进行图形化;然后,采用剥离技术进行了NiCr合金和Au电极的沉积,完成了热释电器件单元图形化的工艺探究。