PbTiO3/PbZr0.3Ti0.7O3/PbTiO3夹心结构铁电薄膜子晶层的优化

摘要

用Sol-Gel法制备了Pb(1+x)TiO3/PbZr0.3Ti0.7O3/Pb(1+x)TiO3(PT/PZT/PT)夹心结构及PZT铁电薄膜,为了获得高质量的PT/PZT/PT夹心结构铁电薄膜,使用不同过量Pb配比(x)的PbTiO3 (PT)层进行制备,以获得优化的PT子晶层.X射线衍射和原子力显微镜分析结果表明PT层中过量Pb配比(x)对薄膜的微结构影响很大,只有PT层中Pb过量配比x＝0.10-0.15的薄膜为表面晶粒大小均匀致密的纯钙钛矿结构.X射线电子能谱对薄膜微区进行元素成分分析表明,对x=0.00的薄膜,在表面和界面处Pb明显的缺乏;而x=0.20时的薄膜,Pb则明显的过量.薄膜的铁电性能、疲劳特性和漏电流特性等电学性能与PT层中过量Pb配比(x)没有明显的变化趋势,但与薄膜的结晶性能密切相关.结晶性能较好的薄膜,其电学性能也较好.说明PT层中过量Pb配比(x)是通过影响PT子晶层自身的结晶,而影响整个薄膜的结晶行为,并进一步影响到整个薄膜的电学性能.因此,在其他工艺参数都相同时,PT层中合适的过量Pb配比应为x=0.10-0.15.优化的子晶层不仅能获得结晶性能较好的薄膜,而且薄膜的电学性能也好.