鈣鍶鉍鈦鐵電材料的制備及性能研究

第1章緒論1
1．1鐵電材料的研究進展1
1．2鐵電材料的應(yīng)用1
1．3鐵電薄膜制備技術(shù)2
1．3．1脈沖激光沉積法3
1．3．2射頻磁控濺射法3
1．3．3金屬有機物化學氣相沉積法4
1．3．4溶膠-凝膠法5
1．4超細粉體的制備6
1．4．1固相法6
1．4．2氣相法6
1．4．3液相法7
1．5納米粉體的分散7
1．5．1納米粉體的分散穩(wěn)定機理8
1．5．2納米粉體的分散穩(wěn)定方法8
1．6溶膠-凝膠法的改進8
1．6．1影響鐵電薄膜取向的因素9
1．6．2溶膠的改進11
1．6．3熱處理工藝的優(yōu)化12
1．6．4成膜技術(shù)的改進13
1．7鐵電薄膜的幾種常用的物理特性13
1．8典型的鉍層類鈣鈦礦結(jié)構(gòu)鐵電材料14
1．8．1A位摻雜SBT系鐵電陶瓷材料的研究14
1．8．2B位摻雜SBT系鐵電陶瓷材料的研究15
1．8．3A、B位摻雜SBT系鐵電陶瓷材料的研究16
1．9課題的提出和本課題研究的思路16
參考文獻17
第2章CSBT鐵電陶瓷的制備及性能研究22
2．1CSBT鐵電陶瓷的制備22
2．1．1原料及有關(guān)儀器設(shè)備22
2．1．2溶膠-凝膠法制備CSBT鐵電材料工藝23
2．1．3性能測試與分析24
2．2CSBT鐵電陶瓷的性能研究28
2．2．1鉍過量對SBT鐵電陶瓷性能的影響28
2．2．2燒結(jié)溫度對SBT鐵電陶瓷性能的影響33
2．2．3燒結(jié)溫度對CBT鐵電陶瓷性能的影響36
2．2．4CSBT鐵電陶瓷的制備及性能研究39
本章小結(jié)46
參考文獻48
第3章CSBT鐵電薄膜的制備及性能研究50
3．1薄膜制備與表征50
3．1．1Sol-Gel法的主要優(yōu)缺點50
3．1．2前驅(qū)體溶液的配制50
3．1．3薄膜的制備主要工藝流程51
3．2薄膜結(jié)構(gòu)與性能表征方法52
3．2．1分析方法52
3．2．2薄膜擇優(yōu)取向度的表征方法53
3．2．3薄膜的粗糙度53
3．3擇優(yōu)取向SBT薄膜的制備與特性54
3．3．1SBT前驅(qū)體溶液的熱分析54
3．3．2SiO2/Si（100）片上SBT鐵電薄膜的取向控制和性能54
3．4擇優(yōu)取向CBT薄膜的制備與特性62
3．4．1差熱-熱失重分析62
3．4．2鉍過量對CBT薄膜的晶體結(jié)構(gòu)和性能的影響63
3．4．3退火溫度對CaBi4．3Ti4O15鐵電薄膜結(jié)構(gòu)和性能的影響66
3．4．4退火時間對CaBi4．3Ti4O15鐵電薄膜結(jié)構(gòu)和性能的影響67
3．5擇優(yōu)取向CSBT膜的制備與特性70
3．5．1Ca含量對CSBT鐵電薄膜的影響70
3．5．2退火溫度對CSBT-0．4鐵電薄膜材料結(jié)構(gòu)及性能的影響73
3．5．3退火時間對CSBT-0．4鐵電薄膜的影響76
3．5．4退火氣氛對CSBT-0．4鐵電薄膜的影響78
本章小結(jié)83
參考文獻84
第4章LNO緩沖層對CSBT-0．4陶瓷膜晶粒取向的影響87
4．1原料及有關(guān)儀器設(shè)備87
4．2溶膠-凝膠法制備薄膜88
4．2．1基片的處理88
4．2．2薄膜的制備89
4．3薄膜表征方法90
4．4LaNiO3(LNO)薄膜的特性研究91
4．4．1前驅(qū)體溶液濃度對LNO薄膜的影響92
4．4．2熱分解溫度對LNO薄膜的影響93
4．4．3退火溫度對LNO薄膜的影響94
4．4．4退火時間對LNO薄膜的影響96
4．4．5厚度對LNO薄膜的影響97
4．4．6LNO薄膜的SEM分析99
4．4．7LNO(110)薄膜與Si(100)的晶格失配關(guān)系99
4．5LNO制備工藝對CSBT-0．4薄膜的影響100
4．5．1LNO(110)薄膜與CSBT-0．4薄膜的晶格失配關(guān)系100
4．5．2LNO的濃度對CSBT-0．4薄膜的影響100
4．5．3LNO的熱分解溫度對CSBT-0．4薄膜的影響101
4．5．4LNO的退火溫度對CSBT-0．4薄膜的影響102
4．5．5LNO的厚度對CSBT-0．4薄膜的影響103
4．6熱處理工藝對CSBT-0．4/LNO薄膜的影響107
4．6．1熱處理溫度的初步確定107
4．6．2勻膠速度對CSBT-0．4/LNO薄膜的影響108
4．6．3熱分解溫度對CSBT-0．4/LNO薄膜的影響109
4．6．4退火溫度對CSBT-0．4/LNO薄膜的影響111
4．6．5a軸擇優(yōu)取向的CSBT-0．4/LNO薄膜熱處理工藝優(yōu)化及表征116
本章小結(jié)118
參考文獻119
第5章CSBT-0．4鐵電厚膜的制備及性能研究121
5．1CSBT-0．4鐵電厚膜的制備121
5．1．1實驗原料及試劑121
5．1．2實驗設(shè)備及測試儀器121
5．1．3納米粉體的合成工藝122
5．1．4懸濁液的制備122
5．1．5粉末-溶膠法制備厚膜工藝123
5．1．6厚膜的表征方法124
5．2CSBT-0．4納米粉體的制備與表征125
5．2．1熱分析125
5．2．2CSBT-0．4納米粉體的制備126
5．2．3CSBT-0．4納米粉體的表征127
5．3處理工藝對CSBT-0．4厚膜結(jié)構(gòu)的影響130
5．3．1PVP的加入量對CSBT-0．4厚膜結(jié)構(gòu)的影響130
5．3．2溶膠濃度對CSBT-0．4厚膜結(jié)構(gòu)的影響131
5．3．3勻膠速度對CSBT-0．4厚膜結(jié)構(gòu)的影響132
5．3．4熱分解溫度對CSBT-0．4厚膜結(jié)構(gòu)的影響135
5．3．5退火溫度對CSBT-0．4厚膜結(jié)構(gòu)的影響136
5．4a軸擇優(yōu)取向的CSBT-0．4厚膜的制備及表征138
5．4．1a軸擇優(yōu)取向的CSBT-0．4厚膜的制備138
5．4．2再退火時間對CSBT-0．4厚膜結(jié)構(gòu)的影響138
5．4．3a軸擇優(yōu)取向的CSBT-0．4厚膜的電性能分析142
本章小結(jié)144
參考文獻145
第6章CSBT-0．4鐵電薄膜生長模式的研究147
6．1配制方法對CSBT-0．4薄膜取向的影響147
6．1．1制備環(huán)境濕度對溶液質(zhì)量的影響147
6．1．2反應(yīng)溫度對溶液質(zhì)量的影響151
6．1．3冰醋酸與乙酰丙酮兩種螯合劑的對比152
6．2(100)擇優(yōu)取向的CSBT-0．4鐵電薄膜的退火工藝研究及性能156
6．2．1鈣鍶鉍鈦鐵電薄膜退火工藝的優(yōu)化156
6．2．2鈣鍶鉍鈦鐵電薄膜電性能的測試161
6．3(100)擇優(yōu)取向CSBT-0．4鐵電薄膜生長模式的討論168
6．3．1逐層分析測試薄膜晶體結(jié)構(gòu)變化168
6．3．2不同單層膜厚度對薄膜取向所帶來的影響173
本章小結(jié)176
參考文獻177