Nd摻雜PZT基鐵電薄膜能量儲存與電卡制冷性能研究
發(fā)布時間：2021-07-21 09:29
鋯鈦酸鉛（PZT）鐵電薄膜是一種典型的多功能材料,以其優(yōu)異的鐵電、壓電、熱釋電等性能,被廣泛的應(yīng)用于鐵電存儲器、微執(zhí)行器、儲能電容器、紅外探測器、傳感器等器件,具有廣泛的應(yīng)用前景。PZT鐵電薄膜的極化、退極化相當于電容器的充電、放電過程,PZT薄膜也常被用作儲能電容器,同時,基于鐵電薄膜電卡效應(yīng)的固態(tài)制冷器件在微機電等領(lǐng)域具有潛在的應(yīng)用前景。本論文采用sol-gel法,利用spin-coating旋涂法、逐層晶化退火法,在Pt（111）/Ti/SiO2/Si襯底上制備出了 Nd摻雜含量分別為2mol%,4mol%,6mol%,8m0l%的富鋯 Pb1-3x/2NdxZr0.948Ti0.052O3 薄膜,鋯鈦比分別為 100/0,95/5,52/48,0/100 的 Pb0.97Nd0.02ZrxTi1-xO3薄膜,以及不同晶化退火時間的Pb
【文章來源】：廣西大學廣西壯族自治區(qū) 211工程院校
【文章頁數(shù)】：70 頁
【學位級別】：碩士
【部分圖文】：
圖１－２鐵電體的電滯回線??Ｆｉｇ．?１－２?Ｔｈｅ?Ｐ－Ｅ?ｌｏｏｐ?ｏｆ?ｆｅｒｒｏｅｌｅｃｔｒｉｃ?ｍａｔｅｒｉａｌｓ??
１．５?ＰＺＴ薄膜的晶體結(jié)構(gòu)??典型的鈣鈦礦結(jié)構(gòu)的化合物ＷＰｂ（Ｚｒ，Ｔｉ）０３、ＢａＴｉ０３、Ｂｉ４Ｔｉ３Ｏｌ２、ＳｒＢｉ２Ｔａ２〇ｙ?等，Ｋ－??化學通式均可以農(nóng)示為ＡＢＣｂ，基本結(jié)構(gòu)如圖１－５所示。??？?Ａ離子??ｆ?〇ｂ離子??］，丨於、??１，，零??閣丨－５鈣鈦礦晶體的蕋本單元??Ｆｉｇ．?１－５?Ｔｈｅ?ｂａｓｉｃ?ｕｎｉｔ?ｏｆ?ｔｈｅ?ｐｅｒｏｖｓｋｉｔｅ?ｃｒｙｓｔａｌ??以ＰＺＴ而言，Ａ位被Ｐｂ２＋離子占據(jù)，處于六面體的八個頂點上，Ｂ位為Ｚｒ４＋和Ｔｉ４＋??離子共同占據(jù)，處于氧八而體的中心，六個面心則被〇２－離子占據(jù)，構(gòu)成氧八面體。當??晶體受到外力或者外加電場作用時，導致晶胞的正負屮心電荷不重合，０２＿和Ｚｒ＾／ＴＰ??形成電偶極矩，使得鐵電品體Ｈ有自發(fā)極化。Ｚｒ４＋和Ｔｉ４＋離子半徑和化學性質(zhì)都很相近，??可以形成鋯鈦比仟意的鬧溶體，鋯酸鉛（ＰｂＺｒＯ；）和鈦酸鉛（ＰｂＴｉＯ；）的居Ｍ溫度分別??為２３２°Ｃ和４９２°Ｃ
測試時上電極刖積的＋準確。用玻璃刀在薄膜表面刮駐許劃痕，采用小型磁控派射儀在??薄膜表而先電鍍一層Ｃｒ電極，再電鍍一層Ａｕ電極，Ｃｒ電極能使電極與薄膜之間連接??的更加緊密。如下圖２－５所示，點電極經(jīng)探針臺顯微鏡放大后投影在電腦屏幕上，探針??和點電極清晰可見，各點電極之間無明顯牽連，當施加的外加電場超過擊穿場強吋，電??極的破損清晰吋見。??ｉｉＰｌＭＨＨ??圖２－５點電極示意圖??Ｆｉｇ．?２－５?Ｐｏｉｎｔ?ｅｌｅｃｔｒｏｄｅ?ｓｃｈｅｍａｔｉｃ?ｄｉａｇｒａｍ??２Ａ３．２薄膜鐵電性能分析??釆用Ｒａｄｉａｎｔ鐵電測試儀對ＰＮＺＴ薄膜的電滯回線、漏電流性能進行測試，測試系??統(tǒng)如圖２－６所示。通過鐵電性能的測試，可以得出ＰＮＺＴ薄膜的矯頑場＆、剩余極化值??Ｐｒ和最大極化值？＿、擊穿場強Ｅｍ）ｓ、漏電流密度等。并通過后續(xù)的積分計算得出ＰＮＺＴ??２３??
【參考文獻】：
期刊論文
[1]分子束外延InSb薄膜材料的表面微觀形貌研究[J]. 周朋,劉銘. 紅外. 2017(02)
[2]MgO/Eu2O3共摻雜對Al2O3陶瓷微波介電性能的影響[J]. 張康,李蔚,林慧興. 無機材料學報. 2015(09)
[3]Pb0.88La0.08(ZrxTi1–x)O3鐵電厚膜介電與儲能性能研究[J]. 張利文,宋波. 電子元件與材料. 2015(01)
[4]鐵電材料中的大電卡效應(yīng)[J]. 魯圣國,唐新桂,伍尚華,ZHANG Qi-Ming. 無機材料學報. 2014(01)
[5]高儲能密度鈦酸鋇基復合材料[J]. 王亞軍,武曉娟,曾慶軒. 科技導報. 2012(10)
[6]高儲能密度介電材料研的究進展[J]. 黃佳佳,張勇,陳繼春. 材料導報. 2009(S1)
[7]鐵電薄膜及其應(yīng)用技術(shù)的最新進展[J]. 王卓,楊長紅. 新材料產(chǎn)業(yè). 2004(09)
博士論文
[1]鈦酸鋇系鐵電薄膜的制備及光學和光電行為研究[D]. 彭靜.武漢大學 2013
[2]鐵電薄膜材料及在介質(zhì)移相器中的應(yīng)用研究[D]. 陳宏偉.電子科技大學 2010
碩士論文
[1]PZT薄膜漏電性能研究[D]. 周冬.電子科技大學 2016
[2]PLZT弛豫鐵電體的電卡效應(yīng)研究[D]. 王順達.華中科技大學 2015
[3]Ba1-xSrxTiO3基陶瓷的鐵電性能及電卡效應(yīng)[D]. 陳亭亭.浙江大學 2013
[4]北洋2#制冷劑循環(huán)性能試驗研究[D]. 董麗萍.天津大學 2012
本文編號：3294767
【文章來源】：廣西大學廣西壯族自治區(qū) 211工程院校
【文章頁數(shù)】：70 頁
【學位級別】：碩士
【部分圖文】：
圖１－２鐵電體的電滯回線??Ｆｉｇ．?１－２?Ｔｈｅ?Ｐ－Ｅ?ｌｏｏｐ?ｏｆ?ｆｅｒｒｏｅｌｅｃｔｒｉｃ?ｍａｔｅｒｉａｌｓ??
１．５?ＰＺＴ薄膜的晶體結(jié)構(gòu)??典型的鈣鈦礦結(jié)構(gòu)的化合物ＷＰｂ（Ｚｒ，Ｔｉ）０３、ＢａＴｉ０３、Ｂｉ４Ｔｉ３Ｏｌ２、ＳｒＢｉ２Ｔａ２〇ｙ?等，Ｋ－??化學通式均可以農(nóng)示為ＡＢＣｂ，基本結(jié)構(gòu)如圖１－５所示。??？?Ａ離子??ｆ?〇ｂ離子??］，丨於、??１，，零??閣丨－５鈣鈦礦晶體的蕋本單元??Ｆｉｇ．?１－５?Ｔｈｅ?ｂａｓｉｃ?ｕｎｉｔ?ｏｆ?ｔｈｅ?ｐｅｒｏｖｓｋｉｔｅ?ｃｒｙｓｔａｌ??以ＰＺＴ而言，Ａ位被Ｐｂ２＋離子占據(jù)，處于六面體的八個頂點上，Ｂ位為Ｚｒ４＋和Ｔｉ４＋??離子共同占據(jù)，處于氧八而體的中心，六個面心則被〇２－離子占據(jù)，構(gòu)成氧八面體。當??晶體受到外力或者外加電場作用時，導致晶胞的正負屮心電荷不重合，０２＿和Ｚｒ＾／ＴＰ??形成電偶極矩，使得鐵電品體Ｈ有自發(fā)極化。Ｚｒ４＋和Ｔｉ４＋離子半徑和化學性質(zhì)都很相近，??可以形成鋯鈦比仟意的鬧溶體，鋯酸鉛（ＰｂＺｒＯ；）和鈦酸鉛（ＰｂＴｉＯ；）的居Ｍ溫度分別??為２３２°Ｃ和４９２°Ｃ
測試時上電極刖積的＋準確。用玻璃刀在薄膜表面刮駐許劃痕，采用小型磁控派射儀在??薄膜表而先電鍍一層Ｃｒ電極，再電鍍一層Ａｕ電極，Ｃｒ電極能使電極與薄膜之間連接??的更加緊密。如下圖２－５所示，點電極經(jīng)探針臺顯微鏡放大后投影在電腦屏幕上，探針??和點電極清晰可見，各點電極之間無明顯牽連，當施加的外加電場超過擊穿場強吋，電??極的破損清晰吋見。??ｉｉＰｌＭＨＨ??圖２－５點電極示意圖??Ｆｉｇ．?２－５?Ｐｏｉｎｔ?ｅｌｅｃｔｒｏｄｅ?ｓｃｈｅｍａｔｉｃ?ｄｉａｇｒａｍ??２Ａ３．２薄膜鐵電性能分析??釆用Ｒａｄｉａｎｔ鐵電測試儀對ＰＮＺＴ薄膜的電滯回線、漏電流性能進行測試，測試系??統(tǒng)如圖２－６所示。通過鐵電性能的測試，可以得出ＰＮＺＴ薄膜的矯頑場＆、剩余極化值??Ｐｒ和最大極化值？＿、擊穿場強Ｅｍ）ｓ、漏電流密度等。并通過后續(xù)的積分計算得出ＰＮＺＴ??２３??
【參考文獻】：
期刊論文
[1]分子束外延InSb薄膜材料的表面微觀形貌研究[J]. 周朋,劉銘. 紅外. 2017(02)
[2]MgO/Eu2O3共摻雜對Al2O3陶瓷微波介電性能的影響[J]. 張康,李蔚,林慧興. 無機材料學報. 2015(09)
[3]Pb0.88La0.08(ZrxTi1–x)O3鐵電厚膜介電與儲能性能研究[J]. 張利文,宋波. 電子元件與材料. 2015(01)
[4]鐵電材料中的大電卡效應(yīng)[J]. 魯圣國,唐新桂,伍尚華,ZHANG Qi-Ming. 無機材料學報. 2014(01)
[5]高儲能密度鈦酸鋇基復合材料[J]. 王亞軍,武曉娟,曾慶軒. 科技導報. 2012(10)
[6]高儲能密度介電材料研的究進展[J]. 黃佳佳,張勇,陳繼春. 材料導報. 2009(S1)
[7]鐵電薄膜及其應(yīng)用技術(shù)的最新進展[J]. 王卓,楊長紅. 新材料產(chǎn)業(yè). 2004(09)
博士論文
[1]鈦酸鋇系鐵電薄膜的制備及光學和光電行為研究[D]. 彭靜.武漢大學 2013
[2]鐵電薄膜材料及在介質(zhì)移相器中的應(yīng)用研究[D]. 陳宏偉.電子科技大學 2010
碩士論文
[1]PZT薄膜漏電性能研究[D]. 周冬.電子科技大學 2016
[2]PLZT弛豫鐵電體的電卡效應(yīng)研究[D]. 王順達.華中科技大學 2015
[3]Ba1-xSrxTiO3基陶瓷的鐵電性能及電卡效應(yīng)[D]. 陳亭亭.浙江大學 2013
[4]北洋2#制冷劑循環(huán)性能試驗研究[D]. 董麗萍.天津大學 2012
本文編號：3294767
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