溶膠電泳沉積法制備PZT膜材料技術(shù)及性能研究.pdf

1、隨著電子信息技術(shù)和控制技術(shù)的不斷發(fā)展，器件的小型化和集成化對(duì)材料提出了新的要求。PZT膜因其優(yōu)良的鐵電性能、介電性能、壓電性能和光電性能以及易與半導(dǎo)體技術(shù)集成等特點(diǎn)，已成為國際上功能材料和新器件的熱點(diǎn)之一。特別是PZT鐵電膜材料作為微傳感及驅(qū)動(dòng)器件應(yīng)用時(shí)的高靈敏度和高輸出應(yīng)變的特點(diǎn)，使其成為微機(jī)電系統(tǒng)器件(MEMS)最有前途的候選材料之一。 PZT膜制備方法很多，其中溶膠-凝膠法由于設(shè)備簡單等優(yōu)點(diǎn)而被普遍使用，但由于這種方法具有

2、致密度不夠高、沉積速度慢等缺點(diǎn)，為此本論文在溶膠-凝膠法和電泳沉積法的基礎(chǔ)上，提出運(yùn)用溶膠電泳沉積法來制備PZT膜，研究了原料配比、前驅(qū)液濃度、懸濁液中分散相PZT超細(xì)粉末飽和含量、ζ電位、電泳電壓、電泳時(shí)間等對(duì)PZT膜結(jié)構(gòu)與性能的影響。 結(jié)果表明，采用溶膠電泳沉積工藝制備PZT膜，在熱處理過程中不易失鉛，原料配比為Pb：Zr：Ti=1.05：0.52：0.48時(shí)，可得到完全鈣鈦礦結(jié)構(gòu)的PZT膜。前驅(qū)液濃度和加水量對(duì)PZT溶膠質(zhì)

3、量產(chǎn)生較大影響，當(dāng)濃度為0.2～0.3M、加水量為11.67vol﹪時(shí)，可獲得丁達(dá)爾現(xiàn)象明顯、澄清透明穩(wěn)定的溶膠，可以滿足電泳要求。在溶膠中加入PZT超細(xì)粉末制成懸濁液，可提高固含量進(jìn)而提高膜的致密度及可制備厚膜，但PZT粉末的加入有一個(gè)飽和含量，為13.4wt﹪。調(diào)節(jié)pH=3～4時(shí)懸濁液最為穩(wěn)定，ζ電位最大。 溶膠電泳沉積工藝，電泳電壓對(duì)PZT膜的結(jié)構(gòu)和性能產(chǎn)生較大影響，當(dāng)電泳電壓為1V時(shí)，獲得了完全鈣鈦礦結(jié)構(gòu)的PZT膜，避免