CCTO-PZT復(fù)合多層薄膜的結(jié)構(gòu)與電性能.pdf

1、本文利用溶膠凝膠法分別制備了PZT和CCTO溶膠，通過改變CCTO前驅(qū)體濃度、退火方式、退火溫度、復(fù)合薄膜的結(jié)構(gòu)和La摻雜等薄膜制備工藝，研究了不同工藝參數(shù)對復(fù)合薄膜結(jié)構(gòu)和性能的影響。利用掃描電子顯微鏡(SEM)對復(fù)合薄膜的表面形貌和斷面進(jìn)行了觀察。利用X射線衍射技術(shù)(XRD)對復(fù)合薄膜的相結(jié)構(gòu)進(jìn)行了研究，同時(shí)，利用鐵電分析儀和精密阻抗分析儀對其鐵電性能和介電性能進(jìn)行了測量。
　　研究結(jié)果表明所制備的PZT薄膜為純的鈣鈦礦相，并且

2、薄膜都表現(xiàn)出較強(qiáng)的(100)擇優(yōu)取向。CCTO薄膜在0.05M的前驅(qū)體濃度下，采用傳統(tǒng)退火方式可獲得具有高度(100)擇優(yōu)取向的純CCTO物相。PZT薄膜展現(xiàn)出較好的鐵電性能，具有高的剩余極化強(qiáng)度和低的矯頑場。CCTO薄膜表現(xiàn)出非鐵電性能的電滯回線，且其漏電流較大。CCTO薄膜的介電常數(shù)隨制備工藝變化較大，可制備出介電常數(shù)小于100的CCTO薄膜。
　　對于PZT/CCTO復(fù)合薄膜的研究結(jié)果表明，不同前驅(qū)體濃度的CCTO對PZT/

3、CCTO疊層（五層）結(jié)構(gòu)薄膜的相組成有很大的影響。在PZT與前驅(qū)體濃度為0.02mol/L的CCTO復(fù)合時(shí)，由于CCTO很薄，只有5nm，復(fù)合薄膜表現(xiàn)出較強(qiáng)的PZT(100)擇優(yōu)取向。隨著 CCTO前驅(qū)體濃度的增加，即疊層結(jié)構(gòu)中CCTO厚度的增加，復(fù)合薄膜的擇優(yōu)取向消失。采用PZT/xCCTO/PZT復(fù)合模式，通過調(diào)控CCTO夾層的厚度，觀察復(fù)合薄膜的物相表明，當(dāng)CCTO夾層厚度低于26 nm時(shí)，薄膜中只有PZT的衍射峰，當(dāng)CCTO夾層

4、厚度高于39 nm時(shí)，復(fù)合薄膜中同時(shí)出現(xiàn)CCTO和PZT的衍射峰，表明在PZT/CCTO復(fù)合薄膜中，只有較厚的CCTO層才能促使復(fù)合薄膜中CCTO的結(jié)晶。
　　復(fù)合薄膜的電性能測試結(jié)果表明，在 PZT/CCTO/PZT/CCTO/PZT疊層結(jié)構(gòu)薄膜中，合理的控制 CCTO的厚度和結(jié)晶狀態(tài)，可獲得異常鐵電效應(yīng)，在保持高的剩余極化強(qiáng)度的同時(shí)，出現(xiàn)了極大的矯頑場，最高可達(dá)1400kV/cm。該矯頑場比目前文獻(xiàn)中所報(bào)導(dǎo)的最大的矯頑場約大3