SOL-GEL法制備PZT薄膜及其性能的研究.pdf

1、PbZrTiO3(PZT)作為一種重要的鐵電材料，以其優(yōu)異的壓電、介電、鐵電、熱釋電等性能以及能夠與半導(dǎo)體技術(shù)相兼容的特點(diǎn)，被廣泛的應(yīng)用于微電子學(xué)、光電子學(xué)和微電子機(jī)械系統(tǒng)等領(lǐng)域，是作為鐵電存儲器、微執(zhí)行器、壓力傳感器等器件的理想材料。在大多數(shù)情況下，PZT薄膜的結(jié)晶取向是任意的，而這不利于PZT薄膜電學(xué)性能的最優(yōu)化。所以如何控制外部條件，以得到能定向生長的PZT薄膜，尤其是如何制備出沿(111)結(jié)晶取向的PZT薄膜一直是研究的重點(diǎn)。<

2、br>　　本文采用溶膠-凝膠法（Sol-Gel法）在室溫下成功制備了PZT前驅(qū)體溶液，同時為了研究種子層的作用也成功制備了鋯酸鉛(PZ)和鈦酸鉛(PT)前驅(qū)體溶液。采用旋涂法將PZT凝膠均勻分布到基底表面，并最終通過熱處理得到理想的實(shí)驗(yàn)樣品。本課題研究了鉛的揮發(fā)、基底、種子層、高溫退火處理等因素對PZT薄膜性能的影響。對于鉛揮發(fā)的研究表明，由于高溫處理引起的鉛的缺失容易導(dǎo)致焦綠石相的存在，通過多添加10％的鉛，可以有效抑制焦綠石的生長。

3、通過研究不同基底對PZT薄膜的影響發(fā)現(xiàn)，相對于在Si基底上，PZT更容易在Pt基底上生長，其XRD的衍射峰更強(qiáng)，晶粒的尺寸更大，且薄膜表面不會出現(xiàn)裂紋和氣孔。PT和PZ種子層對PZT薄膜影響的研究表明，在有種子層時PZT薄膜的XRD衍射峰更強(qiáng)，說明其結(jié)晶狀況更好。對其電學(xué)特性測試結(jié)果也表明，在有種子層時，其鐵電特性和介電特性的更好，即能得到更高的剩余極化強(qiáng)度和介電常數(shù)，而且PT的作用更顯著。高溫退火的研究表明，在PT種子層上生長的PZT