鋯鈦酸鋇基薄膜的制備與儲(chǔ)能性能.pdf

1、空間動(dòng)能武器的發(fā)展對(duì)脈沖功率技術(shù)的要求越來(lái)越高,脈沖功率系統(tǒng)的體積和重量的大小是限制其發(fā)展的決定性因素。要使脈沖功率系統(tǒng)小型、輕質(zhì)化,高儲(chǔ)能密度材料的研究在當(dāng)前十分必要。儲(chǔ)能介電材料中,而鐵電材料儲(chǔ)能密度高,可靠性強(qiáng),可通過(guò)改性提高其儲(chǔ)能密度。本文則針對(duì)BZT基鐵電薄膜,通過(guò)摻雜改性與三明治結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)改善其儲(chǔ)能性能。
　　本文采用溶膠-凝膠法以Pt(111)/Ti/SiO2/Si為襯底,經(jīng)450℃預(yù)燒2min、850℃快速退火10m

2、in,制備了鋯鈦比不同的單成分BaZrxTi1-xO3薄膜(簡(jiǎn)記為BZT)、Mn摻雜(2mol％)的BZT薄膜及PZT/BZT/PZT三明治結(jié)構(gòu)薄膜。采用X射線衍射儀(XRD)、掃描電子顯微鏡(SEM)研究了BZT基薄膜的物相結(jié)構(gòu)及形貌,采用阻抗儀研究了材料了介電-溫度性能、介電-頻率性能與介電-偏壓性能,采用鐵電儀研究了薄膜的鐵電性能與漏電流-偏壓特性。
　　薄膜的物相分析結(jié)果表明,所制得的薄膜均為鈣鈦礦純相,薄膜表面光滑平整,

3、晶粒細(xì)小、均勻。研究了溫度、頻率、偏壓對(duì)薄膜介電性能的影響。所有薄膜的介電常數(shù)隨溫度先增大后減小,且均在居里溫度附近達(dá)到極大值并出現(xiàn)寬化。隨著Zr含量的增大,薄膜的居里溫度降低,介電常數(shù)減小,損耗增大。對(duì)薄膜的鐵電性能研究表明,所有薄膜均具有弛豫性的電滯回線。Mn摻雜與三明治結(jié)構(gòu)薄膜的極化值均比單成分薄膜高,且三明治結(jié)構(gòu)薄膜最高。薄膜的漏電流隨著偏壓的上升而增大,Mn摻雜后薄膜漏電流減小,PZT/BZT/BZT三明治結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)后漏電流增大