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PZT基铁电材料的制备及性能研究

作 者: 迟媛媛
导 师: 余大书
学 校: 天津师范大学
专 业: 凝聚态物理
关键词: 溶胶-凝胶法 介电弛豫 等效电路
分类号: TM221
类 型: 硕士论文
年 份: 2013年
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内容摘要


锆钛酸铅(PZT)材料具有优良的介电、铁电、压电、电光等效应,因此得到广泛的研究。在前面的工作中,我们研究了溶胶凝胶方法制备的PZT铁电陶瓷的介电常数、损耗因素以及其铁电方面的性能。本次继续深入地研究了其介电性能,利用模型函数及等效电路分析的方法对PZT陶瓷的介电弛豫现象进行分析。PZT铁电薄膜广泛应用于微电容、动态随机存储器(DRAM)、非挥发铁电随机存储器(FRAM)、光电开光等领域。对PZT二元系压电薄膜具有优良的性质可以进行掺杂改性,可使材料的性能得到改善。稀土元素Er, Gd, Eu, Nd, Y,La等掺杂PZT压电薄膜使其某些性能得到提高。镨与镧是同周期的稀土元素,但是,目前对于镨掺杂的PZT薄膜报道的很少。因此,本研究还将对掺杂镨的PZT薄膜进行探讨。对于PZT95/05陶瓷主要的工作以及得到的结果有:(1)利用溶胶凝胶法和分部烧结法制备PZT铁电陶瓷。(2)绘制出PZT陶瓷cole-cole图,利用模型函数求出PZT陶瓷样品的弛豫时间。(3)对PZT陶瓷进行等效电路的模拟,得到样品在85MHz-120MHz频段的压电响应可以用简单的RLC串联谐振电路描述,其谐振频率为97.12MHz,电阻为25Ω,其损耗较小,与一般压电振子相比,本文中的PZT95/05陶瓷属于低频电容接近于0F的一种特殊压电振子。对于掺杂Pr的PZT铁电薄膜主要的工作及得到的结果:(1)利用溶胶凝胶法制备出掺杂Pr的PZT铁电薄膜。(2)经过XRD分析,烧结温度为650度时,薄膜样品没有杂质,且成(110)择优取向。(3)随着锆含量的增加,薄膜的相对介电常数先升高后降低,在测试频率为1KHz时,当Zr/Ti=0.17时相对介电常数达到最大值。(4)另一方面当锆钛比相同时,错含量的不同也使薄膜的性质有很大差异。随着镨含量的增加(2%-5%),而且介电常数呈现先增大后减小的趋势,在镨含量为3%时介电常数达到最大。

全文目录


摘要  5-7
Abstract  7-9
目录  9-11
第一章 绪论  11-20
  1.1 研究背景  11
  1.2 铁电材料  11-12
  1.3 介电材料  12-13
  1.4 介电谱  13-15
    1.4.1 介电谱简介  13
    1.4.2 介电谱理论  13-15
    1.4.3 介电谱的特点  15
  1.5 介电常数与介电损耗  15-16
  1.6 PZT铁电材料简介  16-18
    1.6.1 PZT铁电材料的结构  16-17
    1.6.2 PZT铁电薄膜与PZT块体的区别  17
    1.6.3 PZT的相图  17-18
  1.7 等效电路  18-19
  1.8 研究的重点难点和目的  19-20
    1.8.1 研究的重点和难点  19
    1.8.2 研究的目的  19-20
第二章 材料的制备  20-32
  2.1 实验原料及实验设备  20
  2.2 PZT95/05铁电陶瓷的制备  20-23
  2.3 掺杂错的PZT铁电薄膜的制备  23-29
    2.3.1 薄膜的制备技术  23-28
    2.3.2 掺杂Pr的PZT薄膜制备实验流程及步骤  28-29
  2.4 样品的分析方法  29-32
第三章 PZT95/05介电弛豫理论及等效电路分析  32-41
  3.1 PZT95/05Cole-Cole图及介电弛豫理论分析  32-35
  3.2 PZT95/05等效电路模拟  35-41
第四章 掺杂Pr的PZT铁电薄膜测试与分析  41-47
  4.1 X射线衍射结果分析  41-42
  4.2 介电性能分析  42-47
第五章 结论与展望  47-49
参考文献  49-52
致谢  52-53
硕士期间发表的论文  53

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中图分类: > 工业技术 > 电工技术 > 电工材料 > 强性介质和压电介质 > 铁电体、铁电晶体
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