摻雜ba,0.7sr,0.3tio,3bst體系相選擇的實(shí)驗(yàn)研究

1、東南大學(xué)碩士學(xué)位論文摻雜BaSrTiO（BST）體系相選擇的實(shí)驗(yàn)研究姓名：吳其昌申請(qǐng)學(xué)位級(jí)別：碩士專業(yè)：材料學(xué)指導(dǎo)教師：廖恒成20080104摘要A b s t r a c tD u e t o i t s h i g hd i e l e e t r i c c o n s t a n t ，l o wl e a k a g ec u r r e n t ，l o wd i e l e c t r i c l O S S ，a n d

2、C u r i et e m p e r a t u r ea d j u s t a b i l i t y ，B a r i u ms t r o n t i u mt i t a n a t e ( B a ，S r ) T i 0 3 ( B S D f e r r o e l e c t r i cm a t e r i a lh a s w i d e l y p o t e n t i a la p p l i c a t

3、 i o n si nd y n a m i c r a n d o m a c c e s sm e m o r i e s ( D R A M ) ，p h a s e s h i f t e r ，a n d t h e r m a li n f r a r e di m a g e r ．P r e p a r a t i o no f B S T f i l m sb yS o l —g e l b e c o m e s o

4、 n e o f h o tp o i n t so f m a t e r i a l sr e s e a r c hd o m e s t i ca n da b r o a d ．b e c a u s eo f i t sa c c u r a t es t o i c h i o m e t r i cp r o p o r t i o na n d e a s y c o n t r 0 1 ．M g ．，M n 一。N

5、i ．a(chǎn) n dB —d o p e dB a 0 7 S r 03 T 1 0 3 ( a b b r ．B S T ) s o l s ，g e l s a n dp o w d e r sw e r ep r e p a r e db ys o l —g e lm e t h o d w i t hb a r i u ma c e t a t e ，s t r o n t i u ma c e t a t e ，m a g n e

6、 s i u m a c e t a t e ，n i c k e la c e t a t e ．m a n g a n e s ea c e t a t e ，b o r a c i ca c i da n d t e t r a b u t y lt i t a n a t ea si n i t i a lm a t e r i a l s ，a c e t i ca c i da n de t h y l e n e g l

7、y c o l a s s o l v e n t ，a c e t y l a c e t o n e a s s t a b i l i t y s o l v e n t ．U n d o p e d ，M g —d o p e da n dB —d o p e dB S T t h i nf i l m sw e r e p r e p a r e do nS i 0 2 n o o ) s u b s t r a t eb y

8、 s o l —g e lt e c h n i q u ec o m b i n e dw i t hs p i n n i n g c o a t i n g ．P h a s ec o n s t i t u t e s ，m i c r o s t r u c t u r eo ft h i n f i l m s ，b o n d i n ge n e r g ya n dc h e m i c a l v a l e n c

9、 eo fe l e m e n t s i n B S T s y s t e m s w i t h ／w i t h o u td o p a n t w e r e i n v e s t i g a t e d b ym e a n s o f s o m em o d e ma n a l y s e s ，s u c h a sD S C - T G ，X R D ，S E M —E D A Xa n dX P S ．T

10、h em a i nc o n c l u s i o n s o b t a i n e d f r o m a b o v e —m o t i o n e d w o r k w i t h i n n o v a t i o n s i g n i f i c a n c e a r e a sf o l l o w i n g ．T h e m a x i m u m 1 e v e lo fM g d o p a n ti

11、nB S T s o l i sb e t w e e nl 5 ％a n d2 0 ％，a n d a m o u n to fM g d o p a n te n t e r i n gi n t o t h el a t t i c eo f A B 0 3s t r u c t u r e o fB S T i s f o u n dt o b ew i t l l i n lO ％．M g - d o p i n gl e a

12、 d st oar e m a r k a b l ec h a n g eo ft h ec r y s t a l l i z i n gp r o c e s so f B S T f r o ma d o u b l ep h a s e —t r a n s f o r m a t i o n o fn o n —d o p i n g s a m p l e i n t o as i n g l e p h a s e —t

13、 r a n s f o r m a t i o n a n da l s or e s u l t si na r e m a r k a b l er e f i n e m e n to fB S T g r a i n s ．C r y s t a l l i z i n go f t h eM g —d o p e ds a m p l e s i sm o r ec o m p l e t ea n d t h ec r y

14、 s t a l l i n i t yo f B S T p h a s e o f t h e mi sb e t t e rt h a nt h a to f t h e n o n —d o p e ds a m p l e ．I ti sa l s of o u n d ，o f m o r ei m p o r t a n c e ，t h a tM g a t o m s s u b s t i t u t et h ea

15、 t o m s i nA p o s i t i o no f 血el a t t i c eo f A B O ] s t r u c t u r eo fB S T ，i n s t e a do fB p o s i t i o na s w e l l —a c c e p t e d ．A n n e a l i n gt e m p e r a t u r ea n d t i m eh a v ea c o n s i

16、d e r a b l ei n f l u e n c eo nt h em i c r o s t r u c t u r eo f M g —d o p e dB S Tt h i n f i l m s ．1 1 1 e ( B a 0 7 S r 0 3 ) 09 5 M 9 0 o s T i 0 3 t h i nf i l m ，a n n e a l e da t 7 5 0 ℃f o r2 h ，i s c r a

17、c k —f r e e ，a n d i t s s t r u c t u r e i s v e r y c o m p a c t e d a n d h a s a l m o s t c o m p l e t e p e r o v s k i t e p h a s e w i t hh o m o g e n e o u sg r a i n —s i z ed i s t r i b u t i o n ．X P S

18、 a n a l y s i ss u g g e s t st h a t t h eb o n d i n ge n e r g yo f a l le l e m e n t s i nB S T i n c r e a s e sw i t h d o p i n gb y M g ，a n d i t se f f e c to nB a i sm o r e c o n s i d e r a b l e ．a(chǎn) n da ]

19、 s o a f f o r d sp r o o f sf o rt h ea b o v ec o n c l u s i o no fM g s u b s t i t u t i n g t h ea t o m si nA s i t e so f t h el a t t i c eo f A B 0 3 s t r u c t u r e ．N i ．．a(chǎn) n dM n ．．d o p i n gl e a dt oar

20、e m a r k a b l ec h a n g eo f t h e c r y s t a l l i z i n gp r o c e s s o f B S T f r o mad o u b l e p h a s e - t r a n s f o r m a t i o no fn o n —d o p i n gs a m p l e i n t o as i n g l e p h a s e —t r a n s

21、 f o r m a t i o no fd o p e d s a m p l e s ，a n da l s o r e s u l t si n ar e m a r k a b l er e f i n e m e n to f B S T g r a i n sl i k e M g —d o p i n g ．W i t hi n c r e a s e i n t h e l e v e lo fN i a n dM n

22、d o p a n t s ，c r y s t a l l i z i n go ft h eN i —a n dM n —d o p e ds a m p l e s p r o c e e d s m o r ec o m p l e t e l ya n d t h e c r y s t a l l i n i t yo f B S T p h a s e o f t h e mb e c o m e s b e t t e

23、r ．A n d n a n o —s c a l e ds i n g l e p h a s eB S Ic a nb eo b t a i n e dw h e n t h e 】e v e l s o f N io rM n d o p a n t s i s0 ．0 5 a n d0 ．1 0 r e s p e c t i v e l y i n B a 0 7 S r 0 3 ( T i i ．x M x ) ( M 2

24、N i o rM n ) w i t hap r o p e r f a b r i c a t i o np r o c e s sd e t e r m i n e d ：s a m p l ei s f i r s t p y r o l i z e da ta t e m p e r a t u r ef r o m2 l O ℃t o3 4 0 ℃f o r 2 ．5h o u r sa n d t h e na n n e

25、a l e da t7 5 0 ℃f o r 0 ．5 h ．A s s a m e a s a b o v e d o p a n t s ，c r y s t a l l i z i n g p r o c e s s o f B —d o p e d s a m p l e s i s a s i n g l ep h a s e —t r a n s f o r m a t i o n r e a c t i o n ，a n

26、dh o w e v e r ，B —d o p i n g d e l a y st h i sp r o c e s s ．N a n o —s c a l e ds i n g l ep h a s e B S T c a n a l s ob eo b t a i n e d ．R e s u l t o fX P S s h o w s t h a tt h eB a t o m s m a y b ee n t e r i