本文選題：磁電復合薄膜　切入點：靶材制備　出處：《華中科技大學》2015年碩士論文

【摘要】：磁電復合薄膜能夠實現(xiàn)電能與磁能的轉換,是目前功能材料領域的研究熱點。壓電薄膜是磁電復合薄膜的重要組成部分,應用磁控濺射法制備的壓電陶瓷薄膜與濺射靶材的質量關系密切。因此,研究壓電性能可調控的壓電陶瓷靶材,對壓電薄膜以及磁電復合薄膜的研制具有非常重要的意義。本文以xBi(Mg1/2Ti1/2)O3-(1-x)PbTiO3(BMT-PT)體系和Pb(Zr0.54Ti0.46)O3(PZT)體系壓電陶瓷為基礎,研究了一系列壓電系數(shù)在150到600pC/N之間的陶瓷靶材配方。首先,討論了Sr,La離子對BMT-PT陶瓷的性能影響。研究表明,當BMT的含量x=0.68時,BMT-PT壓電陶瓷處于準同型相界位置。Sr,La離子的少量取代對陶瓷的壓電性能影響不大,但過量的Sr會降低壓電陶瓷的壓電性能。La離子的摻雜能夠顯著提高BMT-PT壓電陶瓷的壓電性能,當La2O3的摻雜量為0.02%wt時,壓電陶瓷的壓電系數(shù)取得了極大值。其次,研究了Sr離子摻雜對PZT壓電陶瓷性能的影響,隨著Sr含量的增大,壓電陶瓷的壓電系數(shù)先增大后減小,當Sr的含量為7%mol時,壓電陶瓷的壓電系數(shù)達到極值。當在PZT中加入過量Pb時,壓電陶瓷的壓電性能得到了進一步提高。本文采用固相燒結法研制了PZT壓電陶瓷靶材。實驗表明,PZT壓電陶瓷樣品的徑向燒成收縮率為14%,根據收縮率設計了靶材模具。為了提高靶材的致密性和均勻性,采用冷等靜壓法壓制坯體。通過熱重分析和燒結試驗確定了制作靶材的燒結溫度、成型壓力等參數(shù)。最終獲得了相對密度為94.6%的壓電陶瓷靶材,靶材形成了純凈單一的鈣鈦礦相,晶粒大小均勻,晶界清晰,基本滿足使用要求。
[Abstract]:The magnetoelectric composite film can realize the conversion between electric energy and magnetic energy, which is the research hotspot in the field of functional materials.Piezoelectric film is an important part of magnetoelectric composite film. The piezoelectric film prepared by magnetron sputtering has a close relationship with the quality of sputtering target.Therefore, the study of piezoelectric ceramic targets with adjustable piezoelectric properties is of great significance to the development of piezoelectric films and magnetoelectric composite films.In this paper, a series of ceramic target formulations with piezoelectric coefficients between 150 and 600pC/N have been studied on the basis of the piezoelectric ceramics of xBi-Mg1 / 2Ti1 / 2Ti3- (1-xPbTiO3BT-PTT) system and PbBZr0.54Ti0.46Ti0.46O3PZTsystem.Firstly, the effect of La ~ (2 +) on the properties of BMT-PT ceramics was discussed.The results show that when the content of BMT is 0.68, there is little effect on the piezoelectric properties of BMT-PT piezoelectric ceramics in the position of quasi-homogenous phase boundary.However, excessive Sr can decrease the piezoelectric properties of piezoelectric ceramics. La ion doping can significantly improve the piezoelectric properties of BMT-PT piezoelectric ceramics. When the doping amount of La2O3 is 0.02%wt, the piezoelectric coefficient of piezoelectric ceramics reaches the maximum value.Secondly, the effect of Sr doping on the properties of PZT piezoelectric ceramics was studied. With the increase of Sr content, the piezoelectric coefficient of piezoelectric ceramics first increased and then decreased. When Sr content was 7%mol, the piezoelectric coefficient of piezoelectric ceramics reached the maximum value.The piezoelectric properties of piezoelectric ceramics were further improved when excessive Pb was added into PZT.In this paper, PZT piezoelectric ceramic targets were prepared by solid state sintering.The experimental results show that the radial sintering shrinkage of PZT ceramic sample is 14. The target mould is designed according to the shrinkage rate.In order to improve the compactness and uniformity of the target, the cold isostatic pressing method was used to press the billet.The sintering temperature and forming pressure of the target were determined by thermogravimetric analysis and sintering test.Finally, the piezoelectric ceramic target with relative density of 94.6% was obtained. The target formed a pure and single perovskite phase with uniform grain size and clear grain boundary.
【學位授予單位】：華中科技大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TB383.2

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