PZT熱釋電厚膜低溫?zé)Y(jié)特性及溫區(qū)擴展研究.pdf

1、鋯鈦酸鉛(PZT)材料因其優(yōu)異的鐵電、壓電、熱釋電性,被廣泛的用于制備各種傳感器、換能器和驅(qū)動器。富鋯型PZT在鐵電低溫三方相到高溫三方相轉(zhuǎn)變時,擁有較高的熱釋電系數(shù),是重要的熱釋電材料之一。與體材料和薄膜相比厚膜在加工的過程中成品率高、性能穩(wěn)定、成膜面積大有利于器件的微型化、集成化。絲網(wǎng)印刷法作為一種工藝簡單、成本低、成膜面積大的厚膜制備技術(shù)被廣泛應(yīng)用。
　　然而PZT材料致密成瓷溫度較高(≥1200℃),PZT厚膜若在此高溫下

2、燒結(jié)易引起鉛揮發(fā)和電學(xué)性能惡化。另外,隨著電子器件向微型化、集成化和多功能化方向發(fā)展,低溫共燒技術(shù)(LTCC)得到了廣泛的關(guān)注,該技術(shù)要求電子材料能與銀(Ag)、銅(Cu)等金屬電極共燒。因此,降低厚膜燒結(jié)溫度意義重大。本文的目標(biāo)是將PZT厚膜的燒結(jié)溫度降低到銀的熔點以下,減少鉛揮發(fā),提高厚膜致密度,提升厚膜的電性能。
　　首先,本文采用絲網(wǎng)印刷技術(shù),通過添加Bi2O3-Li2CO3助燒劑將Pb(Zr0.9Ti0.1)O3厚膜制備

3、在氧化鋁基片上。研究了Bi2O3-Li2CO3的含量對厚膜的燒結(jié)溫度、微觀形貌、相結(jié)構(gòu)、介電性能和熱釋電性能的影響。結(jié)果表明:適量Bi2O3-Li2CO3的添加,可以將PZT厚膜的燒結(jié)溫度降低到1050℃,促進(jìn)了晶粒的生長和厚膜的致密化,提高PZT厚膜的介電常數(shù)和熱釋電系數(shù)。當(dāng)Bi2O3-Li2CO3的含量為6wt％時,厚膜樣品在30℃時,熱釋電系數(shù)達(dá)到4.5×10-8Ccm-2K-1,熱釋電探測率優(yōu)值達(dá)到2.3×10-5Pa-1/2。

4、
　　在此基礎(chǔ)上,為了進(jìn)一步降低PZT厚膜的燒結(jié)溫度以及抑制鉛揮發(fā),選用PbO和Bi2O3-Li2CO3作為共同助燒劑。研究了助燒劑含量對厚膜微觀形貌、相結(jié)構(gòu)、介電性能和熱釋電性能的影響。研究表明:隨著PbO和Bi2O3-Li2CO3含量的增加,燒結(jié)溫度從1100℃降低到了900℃,晶粒尺寸和晶格常數(shù)減小。當(dāng)PbO含量為6.4wt%,Bi2O3-Li2CO3含量為5.4wt%時,PZT厚膜可在900℃下燒結(jié),在30℃時具有最大的熱