【摘要】：PZT薄膜因其優(yōu)良的介電、鐵電、熱釋電等性能,廣泛的應用于微電子學、光電子學、集成光學和微電子機械系統(tǒng)等領域。然而現有的PZT薄膜制備方法與MEMS器件制造工藝不能完全兼容,在集成PZT薄膜的設計過程中存在著很大的約束。電噴打印技術相比于其他現有的材料沉積技術具有清潔、低成本、更容易獲得等優(yōu)點,可實現高分辨率制備圖案化PZT薄膜。另一方面,在微納米纖維結構的制造技術中,與傳統(tǒng)靜電紡絲技術相比,近場電紡絲能對纖維沉積位置的準確控制,可實現大面積“直寫”P(VDF-TrFE)纖維。紡絲纖維直徑可從數十納米到數十微米進行調控,具有較大的比表面積和特殊的力學、電學性能,因此,在微納米技術以及生物醫(yī)療等領域具有廣泛的應用前景。本文采用了溶膠-凝膠(Sol-Gel)法在室溫下成功配制了PZT52/48和P(VDF-TrFE)前軀體溶膠。通過自行搭建的電流體動力噴印(Electrohynamic Jet Printing,E-jet)實驗平臺,采用電噴打印技術,實現在Pt/Ti/SiO_2/Si基底上打印PZT薄膜。每層薄膜的厚度可以控制在10nm以下。并通過多層打印調控薄膜的厚度,最后通過650℃的高溫熱處理得到三種厚度(220nm,340nm,420nm)的PZT薄膜樣品。通過光學顯微鏡和掃描電子顯微鏡觀察到的經高溫熱處理后PZT薄膜,其表面均勻、致密,無明顯的裂縫和氣泡,且和Pt/Ti/SiO_2/Si基底結合良好。同時采用XRD測試方法對PZT薄膜晶體結構進行分析,發(fā)現在650℃高溫熱處理情況下的PZT薄膜完全轉化為鈣鈦礦相,且沿(111)方向擇優(yōu)生長。另一方面,本文利用電流體動力噴印實驗平臺,采用近場電紡絲法制備了排列均勻的P(VDF-TrFE)纖維。研究了不同的電紡工藝參數對纖維直徑和形貌的影響。結果表明:P(VDF-TrFE)溶液的濃度對纖維的形成起到決定性因素,當P(VDF-TrFE)溶液的濃度低于12wt%時,由于射流下落過程中溶液中的溶劑揮發(fā)速度不夠,導致襯底上得不到纖維結構射流;相同的條件下,工作電壓越大,纖維直徑越細;同時,收集器的移動速度越快纖維的直徑越細。最終通過控制電紡參數實現了對P(VDF-TrFE)纖維直徑在0.5μm-12μm范圍內的調控。此外,該方法可同時完成P(VDF-TrFE)纖維的原位極化。最后,本文在柔性印刷電路板上制備了寬8mm,間距10μm的P(VDF-TrFE)纖維陣列,分別提出了懸臂梁振動和往復拉伸兩種方案,測試制備的P(VDF-TrFE)纖維的壓電性。
【學位授予單位】：南京航空航天大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：TB383.2;TQ340.64
【圖文】：

ZT 薄膜及近場電紡絲法制備 P(VDFDF-TrFE)纖維的性能及應用場作用下時，材料自身的的內部電材料的極化。材料的極化程度可以用、離子極化和取向極化。有一類電極化的現象，而當施加外電場后，材鐵電材料在一定溫度內，對其極化化強度和電場強度會表現出較為明現出飽和狀態(tài)，當撤去外電場時，樣才能使材料的極化強度反轉[12-13]度（Electricfield）（P-E）曲線，稱之強度，Ec 表示矯頑電場。

南京航空航天大學碩士學位論文2.2 PZT 薄膜的性能及應用PZT（lead zirconate titanate，鋯鈦酸鉛，分子式為 PbZrxTi1-xO3），是一種典型的 AB相結構，其結構示意圖如圖 1.2（a）所示。在六面體結構中 Pb2+離子位于八個頂點位子位于每個面的中心位置，而 Ti4+或 Zr4+離子則位于六面體的中心位置，。當晶體不受的情況下，Ti4+或 Zr4+離子位于晶體中心處，六個 O2-離子占據著每個晶面的面心，形體結構，如圖 1.2（b）所示。當晶體受到外力的作用時，位于晶胞中心的 Ti4+或 Zr4+離移原來的位置，同時 O2-離子會朝著相反的方向移動，這兩種陰陽離子的往復移動就T 薄膜產生極化現象。當鐵電體不受外力的作用時，其體內會包含很多疇結構，這些極化狀態(tài)和極化方向是各不相同的，使不同方向的疇沿著同一個方向排列的過程稱為。

【參考文獻】

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1 于劍,褚君浩,湯定元;低維結構鐵電材料光電性能和鐵電薄膜紅外焦平面列陣器件物理研究(英文)[J];中國科學院研究生院學報;2003年02期

本文編號：2729305