CCTO-PZT復合多層薄膜的結構與電性能.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前驅體濃度、退火方式、退火溫度、復合薄膜的結構和La摻雜等薄膜制備工藝，研究了不同工藝參數(shù)對復合薄膜結構和性能的影響。利用掃描電子顯微鏡(SEM)對復合薄膜的表面形貌和斷面進行了觀察。利用X射線衍射技術(XRD)對復合薄膜的相結構進行了研究，同時，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行了測量。
　　研究結果表明所制備的PZT薄膜為純的鈣鈦礦相，并且

2、薄膜都表現(xiàn)出較強的(100)擇優(yōu)取向。CCTO薄膜在0.05M的前驅體濃度下，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復合薄膜的研究結果表明，不同前驅體濃度的CCTO對PZT/

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

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