PZT鐵電薄膜的制備與研究.pdf

1、制備PZT薄膜時，通常使用有機醇鹽來配制溶膠，其中有機鋯價格昂貴、對設(shè)備要求高，而無機鋯鹽可以克服這些缺點。另外，在選用襯底材料時，為了與集成電路兼容，一般選用Si/SiO2/Ti/Pt多層結(jié)構(gòu)，但工藝較復(fù)雜，且成本較高，而對于其他基片(Al2O3、石英玻璃、BeO等)上沉積PZT薄膜的報道還不多。 本論文以無機硝酸鋯為鋯源，醋酸鉛、鈦酸四丁酯為主要原料，乙二醇甲醚為溶劑，醋酸和乙酰丙酮為添加劑，通過控制合適的工藝，用sol-g

2、el法在Pt/Al2O3和Al2O3基片上制備了厚度在1μm以下、致密、無裂紋的PZT鐵電薄膜。針對薄膜厚度太薄的問題，用sol-gel法制備超細(xì)PZT粉體，然后把制備的PZT粉體摻雜到溶膠中，對0-3型復(fù)合法制備PZT厚膜進行了初步探討。 研究了PZT溶膠工藝、基片、熱處理方式等對制備薄膜的形貌的影響。探討了薄膜在基片上的生長過程。通過蒸發(fā)-凝聚機制和表面、體擴散等機制討論了基片上小島(晶核)的形成和長大過程，用陶瓷的燒結(jié)機制

3、解釋了薄膜的致密化和結(jié)晶過程。分析了薄膜中應(yīng)力產(chǎn)生裂紋的機制。從熱膨脹失配和相轉(zhuǎn)變的角度對薄膜中應(yīng)力進行了計算分析，討論了膜層中的應(yīng)力釋放的機制，提出了抑制裂紋的方法。結(jié)合差熱分析和X射線衍射分析了PZT薄膜在不同基片上的結(jié)晶過程。分析了sol-gel法各個工藝過程對PZT薄膜結(jié)晶性能的影響。對PZT薄膜進行了鐵電性能測試，研究了退火溫度、薄膜厚度及外加電壓對鐵電性能的影響。 用sol-gel法制備了不同粒度和分散性的PZT超細(xì)

4、粉體。研究了三種凝膠化方式(加氨水、直接干燥、恒溫水浴)對粉體分散性和粒度大小的影響，根據(jù)Lamer模型，解釋了不同工藝對粉體團聚性能的影響。探討了PZT粉體在溶液狀態(tài)下的生長方式(核胚的自行生長和團聚生長)和在燒結(jié)階段致密化機制。提出了制備顆粒細(xì)小、均勻、分散性好的粉體顆粒需要采取的幾個措施。分析了PZT粉體的分散及其在溶膠中的穩(wěn)定，用0-3型復(fù)合法制備了厚度達15μm的PZT厚膜。研究了不同工藝制備的粉體對厚膜形貌的影響，其中含有乙