【摘 要】
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该文采用X射线衍射分析、X射线光电子谱分析、透射电镜、原子力显微镜、 扫描电镜、红外光谱分析以及铁电性能测试等研究了溶胶-凝胶法制备PZT铁电薄膜的成胶机理及PZT铁电薄
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该文采用X射线衍射分析、X射线光电子谱分析、透射电镜、原子力显微镜、 扫描电镜、红外光谱分析以及铁电性能测试等研究了溶胶-凝胶法制备PZT铁电薄膜的成胶机理及PZT铁电薄膜的微结构、界面结构及铁电性能, 并考察了施主掺杂Bi<3+>对薄膜铁电性能的影响规律,提出了铁电极化疲劳机制.选用硝酸氧锆-钛酸四丁酯-醋酸铅-乙二醇体系制备出PZT稳定溶胶.以无机锆盐为锆源代替锆醇盐使PZT溶胶更稳定,对空气中水分不敏感,以至溶胶制备不需在保护气氛中进行,简化了PZT薄膜制备工艺.研究发现,PZT薄膜上下电极的不对称性及薄膜中缺陷电荷分布的不均匀性导致缺陷电荷在外加交变电场反复极化作用下向薄膜/电极界面的迁移和聚积,从而形成与外电场方向相反的一定强度的内偏电场,使PZT薄膜中的电场强度减弱,以至电畴在外加电场作用下的极化翻转变得困难,部分电畴被钉扎,导致薄膜的极化疲劳.试验表明, 施主掺杂Bi<3+>可降低PZT薄膜中氧缺陷的密度, 从而有效抑制反复极化过程中氧缺陷在交变电场作用下的迁移及其在薄膜/电极界面的聚集;适量掺Bi<3+>使PZT薄膜的轴比c/a减小, 其Pr、Ec亦减小.掺Bi<3+>量达10%时基本达到饱和,此时Ec达到最小值, 薄膜具有最抗极化疲劳性能.
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