基于電卡效應(yīng)反鐵電厚膜致冷行為的基礎(chǔ)研究.pdf

1、碩士學(xué)位論文碩士學(xué)位論文論文題目論文題目：基于電卡效應(yīng)反鐵電厚膜致冷行為的基礎(chǔ)研究英文題目：英文題目：Investigationontherefrigerationperfmanceofantiferroelectricthickfilmsiginatedfromelectrocaliceffect學(xué)位類(lèi)別學(xué)位類(lèi)別：工學(xué)碩士研究生姓名研究生姓名：趙燁學(xué)號(hào)學(xué)號(hào)：201202180___學(xué)科學(xué)科(領(lǐng)域領(lǐng)域)名稱(chēng)名稱(chēng)：材料科學(xué)與工程指導(dǎo)教師指

2、導(dǎo)教師：郝喜紅職稱(chēng)職稱(chēng)：教授2015年06月05日分類(lèi)號(hào)：分類(lèi)號(hào)：TM22TM22密級(jí)：密級(jí)：公開(kāi)公開(kāi)UDC：UDC：學(xué)校代碼：學(xué)校代碼：1012710127內(nèi)蒙古科技大學(xué)碩士學(xué)位論文I摘要摘要隨著現(xiàn)代工業(yè)的飛速發(fā)展，微電子器件逐漸向集成化、小型化、輕量化和多功能化的趨勢(shì)發(fā)展，導(dǎo)致器件溫度急劇上升，嚴(yán)重影響器件的性能和工作壽命。因此，散熱技術(shù)已經(jīng)成為制約微電子器件繼續(xù)微型化發(fā)展的障礙。傳統(tǒng)的壓縮致冷不能滿(mǎn)足微電子系統(tǒng)局部致冷的要求，且會(huì)

3、污染環(huán)境?；谝陨鲜聦?shí)，探索利用電卡效應(yīng)的致冷技術(shù)及其器件化具有重要的意義。PbZrO3是一種典型的反鐵電體，在外場(chǎng)的作用下，發(fā)生反鐵電鐵電及反鐵電順電相變，相變過(guò)程中會(huì)引起巨大的熵變，從而產(chǎn)生巨大的電卡效應(yīng)。本文中采用solgel技術(shù)制備PbZrO3基反鐵電厚膜材料，并對(duì)其電卡效應(yīng)致冷行為進(jìn)行深入研究。首先，采用PVP改性的solgel技術(shù)制備(Pb0.97La0.02)(Zr0.75Sn0.18Ti0.07)O3反鐵電厚膜，并對(duì)其顯

4、微結(jié)構(gòu)、介電性能、致冷行為和漏電流性能進(jìn)行深入研究。900kVcm電場(chǎng)下，厚膜在5℃時(shí)獲得最大的電卡效應(yīng)溫度變化為53.8℃，熵變?yōu)?3.9JK1kg1。其次，研究組分摻雜和組分梯度結(jié)構(gòu)對(duì)反鐵電厚膜顯微結(jié)構(gòu)、介電性能、致冷行為和漏電流性能的影響。研究表明：(Pb13x2Lax)(Zr0.85Ti0.15)O3厚膜的飽和極化強(qiáng)度、介電常數(shù)、居里溫度和漏電流密度隨著La含量的增加逐漸降低，當(dāng)La=8mol%時(shí)，厚膜在990kVcm電場(chǎng)下獲得

5、最大的電卡效應(yīng)，?T=25.0℃；當(dāng)Ti含量恒定，隨著ZrSn摩爾比的增加，(Pb0.97La0.02)(Zr1xSnxTi0.05)O3厚膜的飽和極化強(qiáng)度，居里溫度和漏電流密度增大，當(dāng)ZrSn摩爾比為7520時(shí)，即位于準(zhǔn)同型相界附近的厚膜在室溫900kVcm電場(chǎng)下獲得最大電卡效應(yīng)，?T=33.0℃；與單組分厚膜相比，(Pb13x2Lax)(Zr0.85Ti0.15)O3組分梯度結(jié)構(gòu)厚膜具有更優(yōu)的介電性能和致冷行為，且上梯度厚膜在室溫9

6、00kVcm電場(chǎng)時(shí)具有最大電卡效應(yīng)為?T=28.2℃。最后，研究了不同種類(lèi)氧化物緩沖層和生長(zhǎng)取向?qū)?Pb0.97La0.02)(Zr1xSnxTi0.05)O3反鐵電厚膜顯微結(jié)構(gòu)及性能的影響。結(jié)果表明：引入氧化物緩沖層后，該體系厚膜的極化強(qiáng)度、介電常數(shù)和電卡效應(yīng)均有不同程度的提高，其中，引入ZrO2緩沖層的(Pb0.97La0.02)(Zr0.57Sn0.38Ti0.05)O3反鐵電厚膜在室溫900kVcm電場(chǎng)下獲得最大的電卡效應(yīng)，?T