PZT壓電薄膜的改性研究.pdf

1、鋯鈦酸鉛(PZT)薄膜是一種新穎的功能材料，它具有優(yōu)良的電性能而引起國內外學者的廣泛關注，成為國際上器件研究的新熱點。PZT薄膜廣泛應用于微電子學、光電子學、微電子機械系統(tǒng)等領域，可作為鐵電存儲器、傳感器、聲表面波器件和各種精密儀器控制部分的理想材料。特別是PZT壓電薄膜作為微傳感及驅動器件應用時的高靈敏度和高輸出應變的特點使其成為微機電系統(tǒng)器件(MEMS)最有前途的候選材料之一。本論文的內容是關于用于壓電微力傳感器的PZT薄膜的制備及

2、摻雜改善薄膜性能的研究。 本論文采用溶膠-凝膠(Sol-Gel)法，在Pt/Ti/SiO2/Si襯底上制備了不同Zr/Ti比以及Zr/Ti比為53/47時未摻雜和摻雜Eu3+、Mn2+的PZT壓電薄膜，并對薄膜的微結構和電性能進行了表征及分析。分析結果表明：對未摻雜的PZT薄膜，薄膜的前烘溫度對微結構影響比較大，前烘溫度不同能夠改變薄膜的擇優(yōu)取向；而退火溫度對薄膜電性能的影響比較大。對不同Zr/Ti比的PZT薄膜的研究中發(fā)現(xiàn)，P

3、ZT薄膜的微結構和電性能具有強烈的組分依賴性。PZT(53/47)薄膜的各項電性能明顯優(yōu)于其他組分的薄膜。摻雜適量的Eu和Mn后，薄膜的鐵電、壓電和介電特性均有明顯的改善。摻雜1.5mol﹪Eu的PZT薄膜，其剩余極化值Pr=28.8μC/cm2，d33=13.8pm/V，比未摻雜薄膜的值提高了近一倍。Mn摻雜的機理比較特殊，當Mn含量較少時，Mn離子將以Mn2+和Mn3+的方式優(yōu)先替代晶格中Pb位，使材料的壓電性能提高，表現(xiàn)出施主摻雜