基于AAO模板法制备锆钛酸铅纳米点及铁电性能研究

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1、硕士学位论文基于AAO模板法制备锆钛酸铅纳米点及铁电性能研究PREPARATIONANDSTUDYONFERROELEC-TRICPROPERTIYOFLEADZIRCONATETI-TANATENANOPARTICLPLESBASEDONAAOTEMPLATEMETHOD王斌哈尔滨工业大学2017年12月国内图书分类号：TM912.9学校代码：10213国际图书分类号：544.6密级：公开工学硕士学位论文基于AAO模板法制备锆钛酸铅纳米点及铁电性能研究硕士研究生：王斌导师：刘向力副教授申请学位：工学硕士学科：材料加工工程所在单位：深圳研究生院答辩日期：201

2、7年12月授予学位单位：哈尔滨工业大学ClassifiedIndex:TM912.9U.D.C:544.6AdissertationsubmittedinpartialfulfillmentoftherequirementsfortheprofessionaldegreeofMasterofEngineeringPREPARATIONANDSTUDYONFERROELEC-TRICPROPERTIYOFLEADZIRCONATETI-TANATENANOPARTICLPLESBASEDONAAOTEMPLATEMETHODCandidate：WangBinSu

3、pervisor：AssociateProf.LiuXiangliAcademicDegreeAppliedfor：MasterofEngineeringSpeciality：MaterialsProcessingEngineeringAffiliation：ShenzhenGraduateSchoolDateofDefence：December,2017Degree-Conferring-Institution：HarbinInstituteofTechnology摘要摘要锆钛酸铅Pb（Zr,Ti）O3（PZT）作为一种铁电存储材料，因其优异的铁电性能引起众

4、多学者青睐。并且在信息量急剧增大的今天，急需高密度、低功耗的新型存储器。与传统闪存相比，以PZT纳米材料为核心制备的铁电存储器具有功耗低，非易失性等优点。但现阶段仍存在存储密度较低的缺点，并且铁电纳米结构的性质受其形态影响巨大，如何保证铁电纳米结构的形状规则、尺寸相同，提高铁电存储器的存储密度，成为了当前铁电纳米材料研究的重点。基于此，本论文先利用两步阳极氧化法制备出孔结构排列高度有序的超薄阳极氧化铝（AAO）膜，然后运用脉冲激光沉积技术（PLD），制备出规则排列的PZT纳米点，最后利用压电力显微镜（PFM）进行压电、铁电性能测试，为之后的应用奠定实验基础。本

5、论文运用两步阳极氧化法成功制备出超薄AAO膜。电解液为0.3mol/L草酸，氧化电压为40V，氧化温度为0-5°C，第一次氧化时间为2h，第二次氧化时间为5min，最终制备出孔径为50nm、70nm、90nm、100nm、孔结构规则排列的AAO膜，通过拟合计算出扩孔速率为0.633nm/min。并发现高温退火和电化学抛光对AAO膜形成质量影响较大，通过500°C高温退火后，可以消除铝箔内应力，增大晶粒；对铝箔进行电化学抛光，可以去除铝箔表面微小毛刺，提高表面光滑度。通过脉冲激光沉积技术（PLD），在不同衬底材料上制备出PZT纳米点。首先以镀铂硅为衬底，在沉积温

6、度/退火温度为500°C/700°C（30min）和550°C/750°C（30min），氧气压力为5Pa条件下，制备出规则排列的PZT纳米点阵，XRD显示在沉积温度/退火温度为500°C/700°C（30min）物相匹配度更优。再以掺铌钛酸锶（Nb-STO）为衬底，在沉积温度/退火温度为450°C/650°C（30min），氧气压力为5Pa和10Pa，退火氧气压力为8000Pa，制备出规则排列的PZT纳米点阵，XRD显示物相匹配度比以镀铂硅为衬底时更优。通过压电力显微镜（PFM）测试PZT纳米点性能。得到以Nb-STO为衬底，沉积温度/退火温度为450°C/

7、650°C（30min）、氧气压力为5Pa、脉冲频率5Hz、激光能量300mJ时，铁电性能最优，极化反转角度可达175°左右。PZT纳米点压电常数d33最大为58pm/V，而同等条件下制备的PZT薄膜的压电常数d33最大为37pm/V，证明PZT纳米点材料压电、铁电性能优于PZT薄膜材料。关键词：AAO模板；脉冲激光沉积技术；PZT纳米点；铁电性能-I-AbstractAbstractLeadzirconatetitanatePb(Zr,Ti)O3(PZT),asaferroelectricstoragematerial,hasattractedmanysch

8、olarstostudyitforit