用于高频超声换能器的PZT厚膜水热法制备研究

摘要

高频超声换能器的核心是压电材料,其厚度决定着超声换能器的工作频率。压电厚膜凭借厚度优势,且兼备着压电陶瓷和薄膜的优点,成为研制高频超声换能器的理想材料。成分在准同型相界附近的锆钛酸铅(PZT)厚膜表现出优良的压电、铁电、介电性能,被认为是研制高频超声换能器的首选。在制备PZT厚膜的众多方法中,水热法有着自身的优点。因此研究水热法制备PZT厚膜具有重要的理论价值和现实意义。
　　本研究旨在以硝酸铅、四氯化钛和氧氯化锆为初始原料,以氢氧化钾为矿化剂,利用水热法制备具有高度均一性、高纯度且成分在准同型相界(MPB)附近的PZT厚膜。
　　本文首先简单介绍了PZT的相关知识,水热法制膜的工艺,以及水热法制备PZT厚膜的研究现状。然后从前驱物溶液浓度,各物质化学计量比,矿化剂浓度,钛源的选择,钛基板的预处理这五个方面研究了影响水热法制备PZT厚膜的因素,寻找到其最佳合成条件。采用烘箱加热的方式时,制备的PZT厚膜成分属于富锆型,不在准同型相界附近。为了解决上述问题,我们提出了一种油浴搅拌加热的方法。XRD,EDS,XPS实验结果表明,油浴搅拌加热方式制备的水热PZT厚膜中Zr/Ti为52/48,成分在准同型相界附近。该PZT厚膜内存在的残余应力为压应力,且随着膜厚的增加压应力有增大的趋势。

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1 绪论

1.1 研究的背景及意义

1.2 研究的理论基础

1.3 水热法制备PZT厚膜的研究现状

1.4 本文内容安排及选题来源

2 水热法制备PZT实验及测试方法

2.1 改进的油浴水热法制备PZT厚膜

2.2 实验分析方法

2.3 本章小结

3 实验的结果与讨论

3.1 影响水热法的几种因素的分析

3.2 烘箱加热制备PZT厚膜的结果分析

3.3 油浴加热制备PZT厚膜的结果分析

3.4 本章小结

4 水热法制备PZT厚膜的残余应力

4.1 传统2θ-sin2ψ法

4.2 扩展的sin2ψ法

4.3 本章小结

5 总结与展望

致谢

参考文献

附录 攻读硕士学位期间发表的论文及申请的专利