溶膠-凝膠法制備PZT納米點薄膜研究.pdf

1、鐵電薄膜作為鐵電材料一種極為重要的形態(tài),具有非常特殊的鐵電性、壓電性、光電效應(yīng)、熱釋電效應(yīng)、光折變等一系列重要的特性和性能,而在鐵電材料中占有重要的一席之地.而且由于鐵電薄膜體積小,厚度僅在數(shù)十納米到微米之間,非常適合平面加工工藝,受到了材料科學(xué)、信息科學(xué)和微電子學(xué)等領(lǐng)域眾多學(xué)者的關(guān)注.在眾多的鐵電材料中,Pb(Zr<,x>Ti<,l-x>)O<,3>(PZT)因其優(yōu)良的介電性能、壓電性能、熱電性能、鐵電性能、光電性能和以及易與半導(dǎo)體技

2、術(shù)集成等特點而引起國內(nèi)外學(xué)者的廣泛關(guān)注,已成為鐵電存儲器、傳感器、微型壓電驅(qū)動器、薄膜電容器、聲表面波器件和各種精密儀器中不可缺少的重要材料. 實驗中采用溶膠一凝膠法在基板上旋涂制備PZT納米點薄膜,其優(yōu)點在于可以在較大面積內(nèi)形成均勻的點薄膜. 工作主要從兩個方面開展,一部分是穩(wěn)定化PZT先驅(qū)體溶膠體系及其影響因素的分析,并討論PZT晶化的最佳熱處理溫度;另一部分是分別在Si基板和Ti基板上制備PZT納米點薄膜,對其成分

3、和形貌進(jìn)行研究. 在穩(wěn)定化:PZT先驅(qū)溶膠體系及其影響因素的分析中,通過實驗我們發(fā)現(xiàn),在PZT先驅(qū)溶膠的配制過程中,鉛離子與鋯離子容易發(fā)生沉淀從而影響先驅(qū)溶膠的穩(wěn)定均一性;在其影響因素中,pH值占主導(dǎo)地位,而于溫度條件的關(guān)系并不緊密.通過差熱和不同熱處理溫度后樣品的XRD分析,發(fā)現(xiàn)配制的PZT先驅(qū)溶膠的最佳晶化溫度在700℃-800℃之間. 在基板上旋涂PZT納米點薄膜的工作,我們主要在兩個基板體系中展開,即Si基板和T

4、i基板. 在Si基板體系中,由于Si與:PZT晶格適配率較大,難以直接在基板上生長鈣鈦礦型的結(jié)構(gòu)PZT薄膜,需要引入PT過渡層.過渡層的引入促進(jìn)了鈣鈦礦結(jié)構(gòu)的PZT形成,但是卻沒有達(dá)到制備PZT納米點薄膜的預(yù)期目的. Ti基板體系的選取主要針對水熱法.PZT能夠較為容易的在Ti基板上成核生長,但有多種鈦的氧化物伴隨而生,在一定程度上影響了薄膜的質(zhì)量;同時PVP添加劑作用下,能夠在一定的范圍內(nèi)得到PZT納米點薄膜PZT/T