不同厚度PZT薄膜的制备及电性能特性研究

采用sol-gel（溶胶-凝胶）法在Pt/Ti/SiO2/Si基底上分别制备了厚度为400nm,600nm,800nm的PZT（锆钛酸铅,Zr/Ti=52/48）薄膜,研究了厚度对薄膜介电性能与铁电性能的影响。通过对薄膜的铁电性能与介电性能进行测试,分析了不同厚度薄膜的剩余极化强度、介电常数与介电损耗;通过对介电调谐率与最大正切损耗的计算,进一步分析了薄膜的介电调谐性能。实验结果表明,薄膜的介电常数与介电损耗随薄膜厚度的增大而增加;厚度为600nm的薄膜具有最好的介电调谐性能与铁电性能。     

一种新的铁电薄膜快速热处理工艺的研究

使用一种新的快速热处理的方法制备出Pb(Zr0.52Ti0.48)O3(PZT)薄膜，该方法的主要设备为链式热处理炉，它主要分为三部分，即预热带、加热带和冷却带．溶胶的配制采用先通过减压蒸馏的方法得到干凝胶，再将干凝胶溶解在乙二醇甲醚中的方法得到．对干凝胶作了DSC-TG分析；对薄膜作了X-射线衍射分析，结果为纯的钙钛矿结构的晶相；在l0kHz时薄膜的相对介电常数为235，介质损耗小于0.02；C-V特性曲线以及P-E电滞回线显示薄膜具有良好的铁电性能．     

磁控溅射法制备PZFNT铁电薄膜的实验研究

采用RF磁控溅射法在12．7cm的PZT／Pt／Ti／SiO2／Si基片上制备了PZFNT薄膜，后处理采用快速退火工艺，对不同退火温度的薄膜进行了分析。实验结果表明，采用PZT缓冲层对PZFNT薄膜的性能有显著的影响，可明显降低PZFNT薄膜的晶化温度，提高其介电和铁电性能。在优化工艺条件下，可获得介电常数和损耗分别为1328和3.1％，剩余极化和矫顽场分别为29．8℃／cm^2和46kV／cm的铁电薄膜，该薄膜可望在铁电存储器和热释电红外探测器中得到应用。     

PZT厚膜与Si衬底互扩散阻挡层研究

在Pt/Ti/SiO2/Si基片上,利用电泳沉积制备PZT热释电厚膜材料.为防止Pb和Si互扩散,在Pt底电极与SiO2/Si衬底间通过直流磁控溅射制备了TiOx薄膜阻挡层.对具有0、300 nm和500 nm TiOx阻挡层的PZT厚膜材料用SEM和能量色散谱仪(EDS)表征了Pb和Si互扩散情况,用动态热释电系数测量仪测试了热释电系数.结果表明,当TiOx阻挡层为500 nm时,可阻挡Pb和Si互扩散,热释电性能最好.热释电系数p=1.5×10-8 C·cm-2·K-1,相对介电常数εr=170,损耗角正切tanδ=0.02,探测度优值因子Fd=1.05×10-5pa-0.5.     

不同结构多层PZT薄膜的制备及性能特性研究

采用相同的工艺分别制备了锆钛酸铅(PZT,r(Zr)/r(Ti)=52/48)与钛酸铅(PT)两种前驱体,并通过溶胶-凝胶(Sol-Gel)法在Pt/Ti/SiO2/Si基底上分别制备了PZT,PT/PZT-PZT/PT,PT/PZT/-/PZT/PT 3种不同结构的多层PZT薄膜。利用场发射扫描电子显微镜(FESEM)测试了薄膜的结构,选用XRD分析了薄膜的结晶取向,采用阻抗分析仪测试了薄膜的介电常数、介电损耗及电压-电容曲线,使用铁电性能测试系统测试了薄膜的铁电性。实验结果表明,PT/PZT/-/PZT/PT结构的薄膜相对于其他两种结构的薄膜具有较高的红外探测率与剩余极化强度及较小的介电损耗,具有强大的应用潜能。     

Pb(Zr0.3Ti0.7)O3热释电薄膜材料研究

利用射频磁控溅射法对0.8Pb(Zr0.3Ti0.7)O3+0.2PbO的陶瓷靶进行溅射,在5英寸的TiOx/Pt/Ti/SiO2/Si基片上制备出了PZT薄膜.实验表明,PZT薄膜的取向由(111)到(100)的改变可以通过精确控制基片温度来实现.(111)取向的薄膜具有良好的介电、铁电和热释电性能,其剩余极化强度、介电常数、介电损耗、矫顽场和热释电系数分别为20μC/cm2,370,1.5%,130kV/cm和1.1×10-8C/cm2K,该薄膜可望在非制冷红外焦平面探测器阵列中得到应用.     

PZT铁电薄膜介电性能测试研究

运用数字锁相技术研究了Pb(Zr,Ti)O_3(PZT)铁电薄膜的介电性能测试技术,随着薄膜微图形化尺寸的缩小,电路寄生参数的影响将逐渐变大并成为主导因素,从而严重影响薄膜介电性能测试的准确性.通过补偿方法,消除了电路寄生参数的影响,准确测量了薄膜的介电常数.通过对溶胶-凝胶制备的PZT薄膜样品的介电性能测试表明,上述补偿法可满足PZT铁电薄膜制备技术及微机电系统中器件设计对PZT微图形性能测试的要求.     

PZT/LaNiO3/MgO多层结构制备及性能研究

利用激光脉冲法在MgO衬底上沉积制备LaNiO3(LNO)薄膜作为底电极材料,其上利用射频磁控溅射制备了锆钛酸铅(PZT)铁电薄膜。试验分析了LaNiO3表面结构和形貌,采用快速退火法在不同温度下对样品进行了热处理,发现在500℃即得到(110)取向、晶化完全的PZT薄膜。在5 V测试电压下发现650℃下晶化的样品表现出非常优异的介电和铁电性能,介电常数(rε,)和损耗(tanδ)分别达570和0.05,漏电流在10-9A量级,电滞回线完全饱和且形状对称,剩余极化强度(Pr)和矫顽场(Ec)分别为35.8μC/cm2和76.3 kV/cm。     

低声阻抗0—3型PZT/PT/PVDF压电复合材料的研制

压电陶瓷材料的高声阻抗制约着其在水听器和超声成像方面的应用。为了对压电陶瓷材料的声阻抗和声速进行调节,本研究以聚偏氟乙烯(PVDF)及钛酸铅(PT)和锆钛酸铅(PZT)压电陶瓷粉体为原料,经过流延、热压等工艺制得了4种含有不同量PT及PZT的0—3型PZT/PT/PVDF压电复合材料。研究了所制压电复合材料的声学、压电和介电性能。结果表明:所制压电复合材料的声阻抗均小于140 MPa.s/m,最优压电应变常数d33达43 pC/N,相对介电常数为185～210,介质损耗约为2×10–2。     

纳米晶PZT薄膜体声波谐振器的研究

采用改进的溶胶-凝胶(Sol-Gel)法,在Si基Pt电极上沉积了PZT压电薄膜,并研制了以SiO2为声反射层的体声波谐振器.用X-射线衍射、电镜扫描及原子力显微镜测试表明,PZT薄膜具有(110)择优取向,良好的短柱状自行晶结构及平滑的表面,晶粒平均尺寸为50～60 nm.介电性能测试结果表明,介电常数保持约800,损耗角为0.02.用网络分析仪测试体声波谐振器得到较好的频率特性,即串、并联谐振频率分别为2.91 GHz和3.01 GHz,机电耦合系数为8.18%.在敏感元电极上加载1 μL浓度为0.2 μg/μL的磁性微球溶液,谐振频率降低了0.09 GHz.     

硅基铁电薄膜的制备与电性能研究

用溶胶－凝胶（Ｓｏｌ－Ｇｅｌ）方法制备了有ＰｂＴｉＯ３（ＰＴ）过渡层的硅基Ｐｂ（Ｚｒ０．５３Ｔｉ０．４７）Ｏ３（ＰＺＴ）铁电薄膜,顶电极和底电极分别为溅射的金属钛铂层和低阻硅。在低温退火条件下得到了晶化很完善的铁电薄膜,测试结果表明有ＰＴ过渡层的铁电薄膜具有良好的铁电和介电性能。     

硅基PZT铁电薄膜的制备与性能研究

用溶胶-凝胶（Sol-Gel）方法制备了硅基Pb(Zr0.53Ti0.47)O3(PZT)铁电薄膜。分析了PZT铁电薄膜的表面形貌、晶化程度、界面状态等性质。基于上述分析结果提出并实现了低温退火处理制备有PT过渡层的PZT铁电薄膜的工艺流程。测试了低温制备的PZT铁电薄膜的C-V、漏电等电性能,发现在Sol-Gel法制备PZT铁电薄膜的工艺中加入PT过渡层,有助于提高PZT薄膜的品质。     

硅基铁电薄膜的电性能研究

以 Sol- Gel方法制备了有 Pb Ti O3 (PT)过渡层的硅基 Pb(Zr0 .53 Ti0 .47) O3 (PZT)铁电薄膜 ,底电极分别为低阻硅和硅衬底上溅射的金属钛铂。测试了铁电薄膜的电性能 ,比较了两种衬底电极对铁电薄膜性能的影响及各自的优势     

电极对PZT铁电薄膜性能的影响

用溶胶－凝胶法制备ＰＺＴ铁电薄膜。以Ｐｔ／Ｔｉ／ＳｉＯ２／Ｓｉ为底电极，Ａｕ为上电极，形成金属－铁电薄膜－金属结构的铁电电容器。研究电极对ＰＺＴ铁电薄膜结构和电性能的影响，实验发现，金属Ｔｉ的厚度会影响ＰＺＴ铁电薄膜的结构。界面层的存在使介电系数、自发极化、矫顽电压、漏电流都与薄膜的厚度有关。     

不同PT厚度的PZT/PT复合薄膜的性能研究

采用改进的sol-gel法在Pt/Ti/SiO2/Si衬底上制备PZT/PT复合薄膜(共10层),PT的层数分别为2,4,6和8层。结果表明,600℃热处理的PZT/PT复合薄膜为钙钛矿结构,无第二相。随着PT厚度的增加,εr变小,100kHz时为313～228。tgδ在频率低于100kHz时,不随PT厚度变化,为0.015左右;频率为100kHz～1MHz时,PZT6/PT4tgδ最大,1MHz时仍小于0.06。     

退火温度对PZT薄膜电容器性能的影响

通过简单的溶胶–凝胶法和快速热处理工艺,获得了在Pt/Ti/SiO2/Si基片上生长良好的PZT薄膜。制膜工艺简单,不需要回流和高温去结晶水,即可获得(111)择优取向的PZT薄膜。PZT薄膜经快速热处理在550~650℃退火,薄膜致密和平滑,均具有良好的铁电和介电特性,其最佳退火温度为600℃。     

Lattice Constant α Calculation of PZT Films Prepared by a New Modified Sol-Gel Method

PZT(Zr/Ti=52/48) ferroelectric films are prepared by a new modified Sol-Gel method from three stable-separated Pb2+, Zr4+, Ti4+ precursor-monomers. This method needs no distillation and has the advantage of easy change of the Pb2+/Zr4+/Ti4+ stoichiometric. In the paper we also investigate PT seeds influence on ferroelectric properties, crystallographic structures and surface morphologies, and find the bottom/up PT seeds structure prompte PZT crystallization and have superior ferroeletric properties. The paper introduce a method to deduce and calculate lattice constant by least square method, then the more accurate lattice constant a0 can be got from X-ray diffractometer (XRD) analysis data. We also discover that grain sizes of PZT film calculated from XRD data are much closed to those of AFM, and the film a0 is relatively small due to crushing stress.     

Lattice Constant α Calculation of PZT Films Prepared by a New Modified Sol-Gel Method

PZT(Zr/Ti=52/48) ferroelectric films are prepared by a new modified Sol-Gel method from three stable-separated Pb2+, Zr4+, Ti4+ precursor-monomers. This method needs no distillation and has the advantage of easy change of the Pb2+/Zr4+/Ti4+ stoichiometric. In the paper we also investigate PT seeds influence on ferroelectric properties, crystallographic structures and surface morphologies, and find the bottom/up PT seeds structure prompte PZT crystallization and have superior ferroeletric properties. The paper introduce a method to deduce and calculate lattice constant ( by 'least square method', then the more accurate lattice constant a0 can be got from X-ray diffractometer (XRD) analysis data. We also discover that grain sizes of PZT film calculated from XRD data are much closed to those of AFM, and the film a0 is relatively small due to crushing stress.     

钇掺杂锆钛酸铅铁电薄膜的电性能研究

对采用Sol-Gel法制备的钇掺杂锆钛酸铅铁电薄膜的电性能进行了研究。实验结果表明，由于钇离子（Y^3 ）的引入造成晶格畸变，使掺钇后的PZT铁电薄膜比未掺钇时具有更大的剩余极化强度、更小的矫顽场和漏电流。此外，钇掺杂锆钛酸铅铁电薄膜具有良好的介电性能，在室温和10kHz频率下，其介电常数和介电损耗分别为437和0．043。