鐵電薄膜材料由于具有壓電、熱釋電、光電、聲光、非線性光學(xué)效應(yīng)及高介電系數(shù)等一系列優(yōu)良特性,使它在多個(gè)領(lǐng)域具備潛在的應(yīng)用前景,受到了非常廣泛的關(guān)注。近年來(lái),已有眾多研究表明可以通過(guò)改變各種各樣的參數(shù)對(duì)薄膜性能進(jìn)行調(diào)控,其中薄膜的晶體取向就是影響其性能的一個(gè)關(guān)鍵因素。此外,研究材料在外場(chǎng)作用下的納尺度電疇行為是分析其宏觀鐵電、壓電性能的基本途徑之一,同時(shí)也能夠?yàn)槔斫忤F電材料的存儲(chǔ)特性提供參考。因此,本文選取不同晶體取向的BaTiO₃(BTO)鐵電薄膜作為研究對(duì)象,首先利用壓電力顯微鏡(PFM)表征了不同晶體取向BTO薄膜的疇結(jié)構(gòu)及壓電性能,并系統(tǒng)的研究了不同晶體取向BTO薄膜在溫度場(chǎng)下的疇?wèi)B(tài)演變過(guò)程和壓電響應(yīng)變化規(guī)律。其次通過(guò)非線性熱力學(xué)理論推導(dǎo)出(111)取向鐵電薄膜的單晶多疇模型,采用實(shí)驗(yàn)與理論相結(jié)合的方式,研究了BTO(111)鐵電薄膜在溫度場(chǎng)下的疇?wèi)B(tài)演變過(guò)程。最后分析了不同晶體取向BTO薄膜的介電、壓電性能與溫度的變化關(guān)系。本論文的主要內(nèi)容如下:1.采用溶膠凝膠法,分別在(001)、(110)、(111)三種取向的Nb:SrTiO₃(N:...

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【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
abstract
第1章 緒論
    1.1 鐵電薄膜材料簡(jiǎn)介
        1.1.1 鐵電薄膜的研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)
        1.1.2 鐵電薄膜的性質(zhì)及應(yīng)用
        1.1.3 不同晶體取向鈣鈦礦型鐵電薄膜的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)
    1.2 壓電力顯微鏡(PFM)和疇結(jié)構(gòu)概述
        1.2.1 電疇的定義
        1.2.2 PFM簡(jiǎn)介和工作原理
        1.2.3 面外和面內(nèi)疇的描述
    1.3 擇優(yōu)取向鐵電薄膜材料電學(xué)性能的研究現(xiàn)狀
        1.3.1 擇優(yōu)取向薄膜電學(xué)性能的實(shí)驗(yàn)研究現(xiàn)狀
        1.3.2 擇優(yōu)取向薄膜電學(xué)性能的理論研究現(xiàn)狀
        1.3.3 外場(chǎng)作用下鐵電薄膜疇變和性能變化的研究現(xiàn)狀
    1.4 論文的研究意義和主要內(nèi)容
        1.4.1 論文的研究目的及意義
        1.4.2 論文的主要研究?jī)?nèi)容
第2章 不同晶體取向BaTiO₃薄膜的制備及基本表征
    2.1 引言
    2.2 不同晶體取向BaTiO₃薄膜的制備
        2.2.1 襯底的選擇
        2.2.2 前驅(qū)體溶液的配制
        2.2.3 甩膜及快速熱處理工藝
    2.3 不同晶體取向BaTiO₃薄膜的微觀結(jié)構(gòu)表征
        2.3.1 BaTiO₃薄膜的原始形貌(AFM)測(cè)試
        2.3.2 BaTiO₃薄膜的XRD測(cè)試
        2.3.3 BaTiO₃薄膜的Φ掃描測(cè)試
        2.3.4 BaTiO₃薄膜的拉曼光譜測(cè)試
    2.4 不同晶體取向BaTiO₃薄膜的基本電學(xué)性能表征
        2.4.1 (001)取向BaTiO₃薄膜的CAFM表征
        2.4.2 (110)取向BaTiO₃薄膜的CAFM表征
        2.4.3 (111)取向BaTiO₃薄膜的CAFM表征
    2.5 本章小結(jié)
第3章 溫度場(chǎng)下不同晶體取向BaTiO₃薄膜的疇變觀測(cè)
    3.1 引言
    3.2 不同晶體取向BaTiO₃薄膜的疇結(jié)構(gòu)
        3.2.1 (001)取向BaTiO₃薄膜的面外及面內(nèi)疇結(jié)構(gòu)
        3.2.2 (110)取向BaTiO₃薄膜的面外及面內(nèi)疇結(jié)構(gòu)
        3.2.3 (111)取向BaTiO₃薄膜的面外及面內(nèi)疇結(jié)構(gòu)
    3.3 不同晶體取向BaTiO₃薄膜的壓電性能
        3.3.1 不同晶體取向BaTiO₃薄膜的壓電性能
        3.3.2 晶體取向?qū)aTiO₃薄膜疇結(jié)構(gòu)和壓電性能的影響
    3.4 溫度場(chǎng)下不同晶體取向BaTiO₃薄膜的疇?wèi)B(tài)演變及壓電響應(yīng)
        3.4.1 溫度場(chǎng)下(001)取向BaTiO₃薄膜的疇?wèi)B(tài)演變及壓電響應(yīng)
        3.4.2 溫度場(chǎng)下(110)取向BaTiO₃薄膜的疇?wèi)B(tài)演變及壓電響應(yīng)
        3.4.3 溫度場(chǎng)下(111)取向BaTiO₃薄膜的疇?wèi)B(tài)演變及壓電響應(yīng)
        3.4.4 溫度作用下不同取向BaTiO₃薄膜的疇?wèi)B(tài)演變及壓電響應(yīng)的分析
    3.5 本章小結(jié)
第4章 溫度作用下不同晶體取向BaTiO₃薄膜的相圖和性能分析
    4.1 引言
    4.2 不同晶體取向單晶多疇鐵電薄膜熱力學(xué)模型的建立
        4.2.1 (001)取向單晶單疇熱力學(xué)理論模型的建立
        4.2.2 (110)及(111)取向鐵電薄膜自由能表達(dá)式推導(dǎo)
        4.2.3 (110)及(111)取向薄膜單晶多疇模型的建立
    4.3 溫度作用下(001)和(110)取向BaTiO₃薄膜的理論分析
        4.3.1 溫度對(duì)(001)取向BaTiO₃薄膜的相圖及壓電介電性能的影響
        4.3.2 溫度對(duì)(110)取向BaTiO₃薄膜的相圖及壓電介電性能的影響
    4.4 溫度作用下(111)取向BaTiO₃薄膜的理論分析
        4.4.1 基于壓電效應(yīng)估算(111)取向BaTiO₃薄膜面內(nèi)應(yīng)變
        4.4.2 溫度作用下(111)取向BaTiO₃薄膜疇變的相圖分析
        4.4.3 溫度對(duì)(111)取向BaTiO₃薄膜的壓電和介電性能的影響
    4.5 本章小結(jié)
第5章 總結(jié)和展望
    5.1 全文總結(jié)
    5.2 工作展望
參考文獻(xiàn)
致謝
個(gè)人簡(jiǎn)歷、在校期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文與研究成果



本文編號(hào)：3891941