bnt基无铅压电薄膜的制备与性能研究

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1、分类号⋯⋯⋯⋯。UDC密级⋯公⋯最。Z毋庐夕乎硕士研究生学位论文BNT基无铅压电薄膜的制备与性能研究申请人：学号：培养单位：学科专业：研究方向：指导教师：完成日期：赵洋2111265电子工程学院微电子学与固体电子学功能材料与器件窦雁巍副教授2014年3月28日中文摘要压电材料被广泛应用于日常生活的各个领域，传统压电材料的应用以Pb(Ti，zoo。基材料为主，但是这种含铅的压电材料会严重的污染环境。在当代越来越重视环保的前题下，人们迫切的需要一种新型环保材料来替代锆钛酸铅。在诸多无铅压电材料中，钛酸铋钠(Bio．5Nao．5Ti03)以其优良的

2、性能，成为了极具潜力和最有可能代替锆钛酸铅的无铅的压电材料。但是NBT材料的缺点是其矫顽电场偏高，漏电流偏大，这些缺点限制了它的进一步的发展。近些年来，人们通过研究材料制备工艺的条件和对材料进行改性研究来提高材料的性能。本文也是沿着这个思路展开的，具体内容如下：本文主要介绍压电材料的发展历史和无铅压电材料的发展情况，解释了压电材料的各项性能参数，说明了课题的选题依据。接下来还介绍了几种常见的制备薄膜的方法和本文需要用到的薄膜表征的仪器。我们重点研究了BNT薄膜的制备工艺，讨论了前驱溶液浓度、薄膜的厚度和退火温度对薄膜微观形貌以及性能的影响，分

3、析了外部条件对电滞回线测试结果的影响。经上述测试分析后得出的结论是：制备BNT薄膜最佳的工艺条件是，前驱溶液浓度为0．3mol／L，旋涂层数为5层，退火温度为670℃。最后，我们研究了钛酸铋钠的改性，对BNT薄膜进行K+的参杂，分析K+浓度的不同，对所制备的BNKT薄膜的微观形貌、铁电性、压电性、介电性的影响，同时还讨论了BNKT薄膜中Bi／Na比例的不同对上述各方面性能的影响。经上述测试分析后的出的结论是：0．15BNKT薄膜的性能最佳，剩余极化强度B为19。61J．C／cm2，矫顽电场反为73．5kV／cm，薄膜的漏电流为1．78"106

4、A／cm2，压电系数西，为105pm／V。关键词：钛酸铋钠；溶胶一凝胶法；退火温度；压电性能AbstractPiezoelectricmaterialsisnowwidelyusedinthedailylife，theapplicationoftraditionalpiezoelectricmaterialbyusingPb(Ti，Zr)03basedmaterials，buttheleadpiezoelectricmaterialswillpollutetheenvironmentseriously．Atpresent，peoplearea

5、ttachingincreasingimportancetoprotectenvironmental,thereisanurgentneedforanewtypeofenvironmentallyfriendlymaterialstoreplacePb(Ti，z003．Inalotoflead—freepiezoelectricmaterials，sodiumbismuthtitanate(Bi0．sNa0．sTi03)withitsexcellentperformance，becomingthelead-freepiezoelectricm

6、aterialswithgreatpotentialandaremostlikelytoreplaceleadzirconatetitanate．Whensodiumbismuth03NT)atroomtemperaturetrigonalsystem，itsCurietemperatureof320"C，withgoodpiezoelectricproperties，ferroelectricproperties，acousticpropertiesanddielectricproperties．ButthedrawbackofBNTmat

7、erialisitshighcoercivefield，theleakagecurrentistoolarge，thesedrawbackslimititsfurtherdevelopment．Inrecentyears，thestudymaterialpreparationprocessconditionsandwasmodifiedtoimprovematerialpropertiesofmaterials．Thispaperalsoalongtheway,thespecificcontentsareasfollows：Thispaper

8、mainlyintroducesthedevelopmentsituationofpiezoelectricmaterialdevelopmenthistoryan