【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(yīng)用于微電子學(xué)、光電子學(xué)、集成光學(xué)和微電子機(jī)械系統(tǒng)等領(lǐng)域。然而現(xiàn)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(shè)計(jì)過程中存在著很大的約束。電噴打印技術(shù)相比于其他現(xiàn)有的材料沉積技術(shù)具有清潔、低成本、更容易獲得等優(yōu)點(diǎn),可實(shí)現(xiàn)高分辨率制備圖案化PZT薄膜。另一方面,在微納米纖維結(jié)構(gòu)的制造技術(shù)中,與傳統(tǒng)靜電紡絲技術(shù)相比,近場電紡絲能對(duì)纖維沉積位置的準(zhǔn)確控制,可實(shí)現(xiàn)大面積“直寫”P(VDF-TrFE)纖維。紡絲纖維直徑可從數(shù)十納米到數(shù)十微米進(jìn)行調(diào)控,具有較大的比表面積和特殊的力學(xué)、電學(xué)性能,因此,在微納米技術(shù)以及生物醫(yī)療等領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)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(dòng)力噴印(Electrohynamic Jet Printing,E-jet)實(shí)驗(yàn)平臺(tái),采用電噴打印技術(shù),實(shí)現(xiàn)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(diào)控薄膜的厚度,最后通過650℃的高溫?zé)崽幚淼玫饺N厚度(220nm,340nm,420nm)的PZT薄膜樣品。通過光學(xué)顯微鏡和掃描電子顯微鏡觀察到的經(jīng)高溫?zé)崽幚砗驪ZT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(jié)合良好。同時(shí)采用XRD測試方法對(duì)PZT薄膜晶體結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析,發(fā)現(xiàn)在650℃高溫?zé)崽幚砬闆r下的PZT薄膜完全轉(zhuǎn)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(dòng)力噴印實(shí)驗(yàn)平臺(tái),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(shù)對(duì)纖維直徑和形貌的影響。結(jié)果表明:P(VDF-TrFE)溶液的濃度對(duì)纖維的形成起到?jīng)Q定性因素,當(dāng)P(VDF-TrFE)溶液的濃度低于12wt%時(shí),由于射流下落過程中溶液中的溶劑揮發(fā)速度不夠,導(dǎo)致襯底上得不到纖維結(jié)構(gòu)射流;相同的條件下,工作電壓越大,纖維直徑越細(xì);同時(shí),收集器的移動(dòng)速度越快纖維的直徑越細(xì)。最終通過控制電紡參數(shù)實(shí)現(xiàn)了對(duì)P(VDF-TrFE)纖維直徑在0.5μm-12μm范圍內(nèi)的調(diào)控。此外,該方法可同時(shí)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(dòng)和往復(fù)拉伸兩種方案,測試制備的P(VDF-TrFE)纖維的壓電性。
【學(xué)位授予單位】：南京航空航天大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：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(yīng)用場作用下時(shí)，材料自身的的內(nèi)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(xiàn)象，而當(dāng)施加外電場后，材鐵電材料在一定溫度內(nèi)，對(duì)其極化化強(qiáng)度和電場強(qiáng)度會(huì)表現(xiàn)出較為明現(xiàn)出飽和狀態(tài)，當(dāng)撤去外電場時(shí)，樣才能使材料的極化強(qiáng)度反轉(zhuǎn)[12-13]度（Electricfield）（P-E）曲線，稱之強(qiáng)度，Ec 表示矯頑電場。

南京航空航天大學(xué)碩士學(xué)位論文2.2 PZT 薄膜的性能及應(yīng)用PZT（lead zirconate titanate，鋯鈦酸鉛，分子式為 PbZrxTi1-xO3），是一種典型的 AB相結(jié)構(gòu)，其結(jié)構(gòu)示意圖如圖 1.2（a）所示。在六面體結(jié)構(gòu)中 Pb2+離子位于八個(gè)頂點(diǎn)位子位于每個(gè)面的中心位置，而 Ti4+或 Zr4+離子則位于六面體的中心位置，。當(dāng)晶體不受的情況下，Ti4+或 Zr4+離子位于晶體中心處，六個(gè) O2-離子占據(jù)著每個(gè)晶面的面心，形體結(jié)構(gòu)，如圖 1.2（b）所示。當(dāng)晶體受到外力的作用時(shí)，位于晶胞中心的 Ti4+或 Zr4+離移原來的位置，同時(shí) O2-離子會(huì)朝著相反的方向移動(dòng)，這兩種陰陽離子的往復(fù)移動(dòng)就T 薄膜產(chǎn)生極化現(xiàn)象。當(dāng)鐵電體不受外力的作用時(shí)，其體內(nèi)會(huì)包含很多疇結(jié)構(gòu)，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(gè)方向排列的過程稱為。

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前1條

1 于劍,褚君浩,湯定元;低維結(jié)構(gòu)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(xué)院研究生院學(xué)報(bào);2003年02期

本文編號(hào)：2729305