弛豫铁电薄膜PZNT的制备与性能研究

摘要

近年来，基于弛豫铁电材料具有良好的铁电、介电、压电、电致伸缩、热释电、电学及非线性光学等特性[1]，可广泛地应用于光电子学、微电子学、微电子机械系统和集成铁电学等学科，因此引起人们的研究兴趣[2]。Pb(Zn1/3Nb2/3)O3(简称PZN)是一种典型的驰豫型铁电体，PbTiO3(简称PT)是另一种性能良好的强铁电体，将PZN与PT复合形成二元连续固溶体(1-x)Pb(Zn1/3Nb2/3)O3-xPbTiO3(PZNT)[3]，研究发现在PT含量为10％处有准同型相界(MPB)，PZNT单晶和薄膜在 MPB附近具有优异的性能。本文在总结了国内外对 PZNT研究的基础上，利用脉冲激光沉积法(PLD)和溶胶-凝胶(SOL-GEL)方法制备出钙钛矿结构 PZNT薄膜。并对薄膜的铁电性能和介电性能等进行了研究。研究内容主要如下：
　　 1.采用脉冲激光沉积法(PLD)在Pt(111)/Ti/SiO2/Si上制备PZN-0.2PT薄膜，分析其微结构。
　　 2.利用五氧化二铌(Nb2O5)、三水醋酸铅(C4H12O7Pb·3H2O)、二水醋酸锌(Zn(CH3COO)2·2H2O)和钛酸丁酯((C4H9O)4Ti)作为原始材料制备 PZNT前驱体溶液，本实验的一个优点是用五氧化二铌替代昂贵的乙醇铌(Nb(OC2H5)5)，从而改善了实验条件，降低了试验成本。
　　 3.采用SOL-GEL旋涂法，在Pt/Ti/SiO2/Si衬底上生长PZN-0.2PT薄膜。对薄膜结晶温度、铁电、介电性能等进行了探讨。
　　 4.分别在Pt/Ti/SiO2/Si和 LaNiO3(LNO)/Si衬底上生长PZN-0.2PT薄膜，研究衬底对薄膜结构和性能的影响。