2023年全國碩士研究生考試考研英語一試題真題(含答案詳解+作文范文)_第1頁
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文檔簡介

1、(K,Na)NbO3(KNN)是近年來被廣泛研究的無鉛壓電材料。自2004年Nature報(bào)道織構(gòu)化KNN基陶瓷的壓電系數(shù)d33高達(dá)416pC/N以來,有關(guān)KNN基塊體陶瓷和薄膜的研究備受關(guān)注。相比于高質(zhì)量的KNN陶瓷,KNN薄膜在制備工藝和性能方面尚有許多問題沒有得到很好解決,例如,晶化溫度較高、薄膜漏電流密度較大、性能不穩(wěn)定等。本文針對KNN薄膜存在的問題,以廣泛采用的化學(xué)溶液沉積法在Pt/Ti/SiO2/Si襯底上制備KNN基薄膜。

2、通過堿金屬過量的調(diào)控、界面種子層的引入和薄膜的V和Ta摻雜等手段,探討了改善薄膜性能的途徑。綜合種子層元素價(jià)態(tài)的X射線光電子譜(XPS)分析、種子層形貌的掃描電鏡(SEM)和原子力顯微鏡(AFM)分析及其物相的掠入射X射線衍射(XRD)分析對 Nb2O5和V2O5種子層的物相、形貌等進(jìn)行了表征;利用能譜分析(EDS)、SEM和AFM觀察以及XRD物相分析等手段研究KNN基薄膜的成分、微觀組織和相組成;用鐵電測量儀和阻抗測量儀分別測試了K

3、NN薄膜的鐵電和介電性能。在此基礎(chǔ)上,研究了KNN薄膜性能的變化規(guī)律與機(jī)制,結(jié)果表明界面種子層及V和Ta元素?fù)诫s可以不同程度地改善KNN基薄膜性能(特別是漏電性能)。
  不同K,Na過量比例對KNN薄膜的鐵電性能有很大的影響,K元素過量比例的增加有助于得到更好的電性能。由EDS結(jié)果確定了薄膜制備過程中K,Na元素的揮發(fā)率,以K過量55%,Na過量10%制備出了成分準(zhǔn)確的KNN薄膜,得到了良好的鐵電性能。研究發(fā)現(xiàn),氧氣氛下的二次退

4、火處理可以有效提高薄膜的介電性能。
  Nb2O5種子層的添加可以使Pt/Ti/SiO2/Si襯底和KNN薄膜緊密結(jié)合,使薄膜漏電流密度顯著降低,得到了良好的鐵電性能。V2O5種子層在使襯底和薄膜結(jié)合緊密的同時(shí),還將KNN薄膜的晶化溫度降至425℃,實(shí)現(xiàn)了KNN薄膜的低溫晶化,比Nb2O5種子層在更大程度上降低了漏電流密度,得到了優(yōu)于添加Nb2O5種子層薄膜的鐵電性能。
  以Nb2O5為種子層,制備了K0.4Na0.6Nb

5、1-xVxO3薄膜和(K0.4Na0.6)1-3xLaxNbO3薄膜。V的B位摻雜的KNN薄膜均處于多晶相轉(zhuǎn)變區(qū),均為O相和T相共存,V摻雜很大程度上提高了薄膜的電性能。隨著V摻雜含量的提高,薄膜中T相含量增加,x=0.015的薄膜的T相含量最大,同時(shí)獲得了最高的鐵電和介電性能:2Pr=43.7μC/cm2;ε=1189;tanδ=10%。La的A位摻雜沒有優(yōu)化薄膜的電性能,反而使性能劣化。
  以V2O5為種子層的K0.4Na0

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