pzt铁电薄膜的制备与研究

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1、江苏大学硕士学位论文摘要制各PZT薄膜时，通常使用有机醇盐来配制溶胶，其中有机锆价格昂贵、对设备要求高，而无机锆盐可以克服这些缺点。另外，在选用衬底材料时，为了与集成电路兼容，一般选用Si／Si02／Ti／Pt多层结构，但工艺较复杂，且成本较高，而对于其他基片(A120”石英玻璃、BeO等)上沉积PZT薄膜的报道还不多。本论文以无机硝酸锆为锆源，醋酸铅、钛酸四丁酯为主要原料，乙二醇甲醚为溶剂，醋酸和乙酰丙酮为添加剂，通过控制合适的工艺，用sol—gel法在P姐1203和A1203基片上制备了厚度在19m以下、致密、无裂纹的PZT铁电薄膜。针对薄膜厚度太薄的问题，用s01．gel法制备超细

2、PZT粉体，然后把制备的PZT粉体掺杂到溶胶中，对0—3型复合法制备PZT厚膜进行了初步探讨。研究了PZT溶胶工艺、基片、热处理方式等对制备薄膜的形貌的影响。探讨了薄膜在基片上的生长过程。通过蒸发一凝聚机制和表面、体扩散等机制讨论了基片上小岛(晶核)的形成和长大过程，用陶瓷的烧结机制解释了薄膜的致密化和结晶过程。分析了薄膜中应力产生裂纹的机制。从热膨胀失配和相转变的角度对薄膜中应力进行了计算分析，讨论了膜层中的应力释放的机制，提出了抑制裂纹的方法。结合差热分析和X射线衍射分析了PZT薄膜在不同基片上的结晶过程。分析了s01一gel法各个工艺过程对PZT薄膜结晶性能的影响。对PZT薄膜进行

3、了铁电性能测试，研究了退火温度、薄膜厚度及外加电压对铁电性能的影响。用s01．gel法制备了不同粒度和分散性的PZT超细粉体。研究了三种凝胶化方式(加氨水、直接干燥、恒温水浴)对粉体分散性和粒度大小的影响，根据Lamer模型，解释了不同工艺对粉体团聚性能的影响。探讨了PZT粉体在溶液状态下的生长方式(核胚的自行生长和团聚生长)和在烧结阶段致密化机制。提出了制备颗粒细小、均匀、分散性好的粉体颗粒需要采取的几个措施。分析了PZT粉体的分散及其在溶胶中的稳定，用0-3型复合法制各了厚度达151am的PZT厚膜。研究了不同工艺制备的粉体对厚膜形貌的影响，其中含有乙酰丙酮的PZT粉体，用它制备出来

4、的PZT厚膜表面形貌最好，膜层的颗粒大小均匀、致密。关键词：S01．gel法，PZT，钙钛矿，超细粉体，团聚，O一3型复合法江苏大学硕士学位论文ABSTRACTWhenPZTfilmisprepared，organic-alkoxidesareusuallyusedtoproducePZTsol，amongwhichZr-alkoxidfisexpensiveandhasrigorousrequestforequipment．However,inorganiczirconiumhaveriothesedisadvantages．Ontheotherhand，whenthinkingfor

5、thesubstrates，theSi／Si02／Ti／Ptmultiplayersubstrateisusedtopreparefilms．Itisahighcostandcomplexprocess．ButfewreportsfocusedontheprocessofPZTfilmonothersubstrates，suchasalumina，quartz，BeOandSOon．Accordingtoappropriateprocesses，compactandcrack—freePZTferroelectricfilmswiththicknesslessthanonemicronw

6、erepreparedonthePt／A1203andA1203substratesbysol—gelmethod．Leadacetatetrihydrate(Pb(CH3COO)2‘3H20)，zirconiumnitratebutoxide(Zr(N03)4‘5H20)andtitaniumbutoxide(Ti(OC4Hg)a)wereusedasthestartingmaterials．The2-methoxyethnaol(CH30C2H40H)wasusedassolvent，acetylacetoneandacidwereusedasadditives．Asforthepr

7、oblemofthinthickness，PZTpowderswerepreparedbysol-gelmethod．ThenthePZTthickfilmswerepreparedby0-3compositemethodwithaslurry，whichispreparedbymixedwithPZTpowdersandits’s01．Theinfluenceofdifferentconditionsonthesurfacetop