PZT壓電薄膜柔性化異質(zhì)集成制造及其電學(xué)性能研究
發(fā)布時(shí)間：2020-12-06 07:18
PbZr0.53Ti0.47O3（PZT）陶瓷作為一種功能性的鐵電材料,在微機(jī)械系統(tǒng)、能量采集、智能傳感器、鐵電存儲(chǔ)器等領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。然而,隨著智能終端設(shè)備的不斷普及,傳統(tǒng)的壓電陶瓷器件已不能滿足當(dāng)今可穿戴器件微型化、柔性化、便攜式的發(fā)展需求。因此,如何用一種簡(jiǎn)單高效、成本低廉的方法實(shí)現(xiàn)PZT薄膜的柔性制備是柔性可穿戴器件應(yīng)用里一個(gè)急需解決的關(guān)鍵問題。論文創(chuàng)新性地利用可控剝離技術(shù)（CST）實(shí)現(xiàn)了剛性基底上PZT薄膜的可靠剝離,制備出柔性PZT壓電薄膜。首先采用Sol-Gel技術(shù)在Si基底和藍(lán)寶石上制備了PZT薄膜,結(jié)晶良好、晶粒分布均勻、表面無(wú)裂紋,并且具有良好的鐵電性。從理論分析和研究了薄膜/脆性基底體系在薄膜可控剝離過程中的斷裂路徑和斷裂機(jī)制,分別建立了薄膜/Si和薄膜/藍(lán)寶石兩種體系,研究了不同硬度的基底對(duì)剝離過程的影響。在薄膜/Si體系中,發(fā)現(xiàn)在一定厚度范圍內(nèi),緩沖層鎳酸鑭越厚,越有助于PZT薄膜的成膜與結(jié)晶,并且采用控制鎳酸鑭層厚的方法實(shí)現(xiàn)了對(duì)PZT薄膜的可控剝離。在薄膜/藍(lán)寶石體系中,通過改變電鍍液的...
【文章來(lái)源】：中北大學(xué)山西省
【文章頁(yè)數(shù)】：79 頁(yè)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【部分圖文】：
PZT二元固溶體系相圖
1.2.2 PZT 性能1.2.2.1 鐵電性典型鐵電材料的極化強(qiáng)度P和外部電場(chǎng)強(qiáng)度E的電滯回線關(guān)系如圖1.2所示。當(dāng)外部正向電場(chǎng)較小時(shí)，外部電場(chǎng)會(huì)引起疇壁的運(yùn)動(dòng)。最后整個(gè)晶體內(nèi)部電疇呈現(xiàn)單一方向，此時(shí)晶體內(nèi)部分布雜亂的電疇極化已經(jīng)全部完成。隨著電場(chǎng)增加，極化強(qiáng)度逐漸飽和，然后再通過離子和電子的線性位移極化，極化強(qiáng)度會(huì)沿著直線BC呈小幅度增加。當(dāng)晶體內(nèi)部得極化達(dá)到飽和后，發(fā)現(xiàn)極化強(qiáng)度會(huì)隨著電場(chǎng)強(qiáng)度的逐步減小而減小，但是并沒有按照之前增長(zhǎng)的OB段曲線重合，而是沿著CBD段曲線。若電場(chǎng)減小為零的時(shí)候，極化強(qiáng)度卻沒有立即減小到零，而是仍然具有一定的極化強(qiáng)度值，用Pr表示
反應(yīng)的是力和電之間的關(guān)系。壓電效應(yīng)包括正壓電效應(yīng)和逆壓電效應(yīng)[17]（如圖1.3所示），下面將闡述正壓電效應(yīng)的作用機(jī)理[18]：當(dāng)受到外部應(yīng)力作用時(shí)，材料的兩種電荷中心不再完全重合，表現(xiàn)出帶電性（圖1.4所示）。而當(dāng)取消外加應(yīng)力時(shí)，兩個(gè)表面的電荷消失，材料回到初始狀態(tài)。圖1.3 壓電效應(yīng)示意圖：（a）正壓電效應(yīng)；（b）逆壓電效應(yīng)（a）無(wú)應(yīng)力 （b）壓應(yīng)力 （c）拉應(yīng)力圖1.4 正壓電效應(yīng)的機(jī)理
【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]供熱系統(tǒng)物聯(lián)網(wǎng)終端網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)[J]. 吳飛,王曉明,任文舉,吳朝霞,張凱萱,郝利明,張艷玲,沈雅婷. 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù). 2012(01)
[2]鐵電薄膜、多層膜及異質(zhì)結(jié)構(gòu)研究[J]. 朱信華,劉治國(guó). 物理. 1999(02)
博士論文
[1]BiFeO3基鐵電異質(zhì)結(jié)構(gòu)及其電學(xué)性能研究[D]. 朱漢飛.山東大學(xué) 2017
碩士論文
[1]溶膠-凝膠PZT鐵電薄膜在外場(chǎng)作用下的疇變研究[D]. 王祥宇.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2016
[2]低頻響應(yīng)壓電—電磁復(fù)合式能量采集器設(shè)計(jì)制造研究[D]. 陳東紅.中北大學(xué) 2016
[3]金屬氧化物摻雜改性的BiFeO3-BaTiO3室溫多鐵陶瓷的結(jié)構(gòu)、壓電及多鐵性能研究[D]. 伍小蘭.四川師范大學(xué) 2015
[4]PZT薄膜的制備、表征及圖形化研究[D]. 王克園.重慶大學(xué) 2012
本文編號(hào)：2900958
【文章來(lái)源】：中北大學(xué)山西省
【文章頁(yè)數(shù)】：79 頁(yè)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【部分圖文】：
PZT二元固溶體系相圖
1.2.2 PZT 性能1.2.2.1 鐵電性典型鐵電材料的極化強(qiáng)度P和外部電場(chǎng)強(qiáng)度E的電滯回線關(guān)系如圖1.2所示。當(dāng)外部正向電場(chǎng)較小時(shí)，外部電場(chǎng)會(huì)引起疇壁的運(yùn)動(dòng)。最后整個(gè)晶體內(nèi)部電疇呈現(xiàn)單一方向，此時(shí)晶體內(nèi)部分布雜亂的電疇極化已經(jīng)全部完成。隨著電場(chǎng)增加，極化強(qiáng)度逐漸飽和，然后再通過離子和電子的線性位移極化，極化強(qiáng)度會(huì)沿著直線BC呈小幅度增加。當(dāng)晶體內(nèi)部得極化達(dá)到飽和后，發(fā)現(xiàn)極化強(qiáng)度會(huì)隨著電場(chǎng)強(qiáng)度的逐步減小而減小，但是并沒有按照之前增長(zhǎng)的OB段曲線重合，而是沿著CBD段曲線。若電場(chǎng)減小為零的時(shí)候，極化強(qiáng)度卻沒有立即減小到零，而是仍然具有一定的極化強(qiáng)度值，用Pr表示
反應(yīng)的是力和電之間的關(guān)系。壓電效應(yīng)包括正壓電效應(yīng)和逆壓電效應(yīng)[17]（如圖1.3所示），下面將闡述正壓電效應(yīng)的作用機(jī)理[18]：當(dāng)受到外部應(yīng)力作用時(shí)，材料的兩種電荷中心不再完全重合，表現(xiàn)出帶電性（圖1.4所示）。而當(dāng)取消外加應(yīng)力時(shí)，兩個(gè)表面的電荷消失，材料回到初始狀態(tài)。圖1.3 壓電效應(yīng)示意圖：（a）正壓電效應(yīng)；（b）逆壓電效應(yīng)（a）無(wú)應(yīng)力 （b）壓應(yīng)力 （c）拉應(yīng)力圖1.4 正壓電效應(yīng)的機(jī)理
【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]供熱系統(tǒng)物聯(lián)網(wǎng)終端網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)[J]. 吳飛,王曉明,任文舉,吳朝霞,張凱萱,郝利明,張艷玲,沈雅婷. 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù). 2012(01)
[2]鐵電薄膜、多層膜及異質(zhì)結(jié)構(gòu)研究[J]. 朱信華,劉治國(guó). 物理. 1999(02)
博士論文
[1]BiFeO3基鐵電異質(zhì)結(jié)構(gòu)及其電學(xué)性能研究[D]. 朱漢飛.山東大學(xué) 2017
碩士論文
[1]溶膠-凝膠PZT鐵電薄膜在外場(chǎng)作用下的疇變研究[D]. 王祥宇.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2016
[2]低頻響應(yīng)壓電—電磁復(fù)合式能量采集器設(shè)計(jì)制造研究[D]. 陳東紅.中北大學(xué) 2016
[3]金屬氧化物摻雜改性的BiFeO3-BaTiO3室溫多鐵陶瓷的結(jié)構(gòu)、壓電及多鐵性能研究[D]. 伍小蘭.四川師范大學(xué) 2015
[4]PZT薄膜的制備、表征及圖形化研究[D]. 王克園.重慶大學(xué) 2012
本文編號(hào)：2900958
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