銦酸鉍—鈦酸鉛薄膜的鐵電和壓電特性研究
發(fā)布時間:2021-05-24 05:43
本文主要研究xBiInO3-(1-x)PbTiO3(xBI-(1-x)PT)薄膜材料的制備與表征,包括:晶體結(jié)構(gòu)與形貌、鐵電性、居里溫度、壓電性等相關(guān)內(nèi)容。全文共分為五章,除第一章緒論和第五章總結(jié)與展望之外,主要包括三部分內(nèi)容:(1)xBI-(1-x)PT薄膜的制備、晶體結(jié)構(gòu)與形貌、鐵電性、居里溫度等特性的研究;(2)基于懸臂梁方法的xBI-(1-x)PT薄膜橫向壓電特性的實驗研究;(3)xBI-(1-x)PT薄膜橫向壓電特性的理論研究。1、xBI-(1-x)PT薄膜材料的制備與薄膜結(jié)構(gòu)、鐵電、居里溫度特性研究近年來,鐵電薄膜在存儲器、表面聲波及光電器件等領(lǐng)域的應(yīng)用得到了廣泛關(guān)注和研究。為了保證鐵電器件具有優(yōu)良性能,要求鐵電材料具有大的剩余極化強度(Pr)及高的居里溫度(Tc)。發(fā)展高溫鐵電薄膜材料是重要的問題,特別是在汽車工業(yè)、航空航天以及地質(zhì)和石油勘探等領(lǐng)域中存在溫度相對較高(T>200℃C)、且波動較大的情況,對鐵電薄膜器件的溫度穩(wěn)定性提出了更加苛刻的要求。鈣鈦礦系固溶體Bi(Me)O3-PbTiO3(Me:Sc,In,Y,Yb,etc.)高溫鐵電陶瓷、薄膜材料成為高居里溫...
【文章來源】:南京大學(xué)江蘇省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校
【文章頁數(shù)】:112 頁
【學(xué)位級別】:博士
【文章目錄】:
前言
摘要
Abstract
第一章 緒論
1.1 鐵電、壓電材料研究進展
1.2 鐵電、壓電功能材料的特性
1.2.1 鐵電材料的特性
1.2.2 壓電材料的特性
1.3 鈣鈦礦結(jié)構(gòu)薄膜材料的摻雜改性研究
1.4 薄膜的制備方法
1.5 Bi(Me)O_3-PbTiO_3材料體系研究
1.5.1 Bi(Me)O_3-PbTiO_3陶瓷材料的研究
1.5.2 Bi(Me)O_3-PbTiO_3薄膜材料的研究現(xiàn)狀
1.6 本論文主要工作
參考文獻
第二章 xBI-(1-x)PT薄膜的制備、結(jié)構(gòu)、鐵電特性和居里溫度研究
2.1 引言
2.2 實驗方法
2.2.1 射頻磁控濺射系統(tǒng)
2.2.2 薄膜的測試方法
2.3 樣品的制備
2.3.1 電極、緩沖層的選擇和設(shè)計
2.3.2 xBI-(1-x)PT薄膜的制備
2.4 實驗結(jié)果與討論
2.4.1 xBI-(1-x)PT薄膜結(jié)構(gòu)分析
2.4.2 La摻雜xBI-(1-x)PT薄膜的鐵電特性
2.4.3 La摻雜xBI-(1-x)PT薄膜的介電特性與居里溫度
2.4.4 基于Si基底的xBI-(1-x)PT薄膜鐵電特性
2.5 本章小結(jié)
參考文獻
第三章 xBI-(1-x)PT薄膜橫向壓電特性----基于懸臂梁方法的實驗研究
3.1 引言
3.2 實驗方法
3.2.1 xBI-(1-x)PT壓電薄膜懸臂梁的制備與表征
3.2.2 懸臂梁彎曲振動的測量
3.3 橫向壓電系數(shù)檢測原理
3.3.1 壓電方程組
3.3.2 基于懸臂梁的有效橫向壓電系數(shù)的計算
3.4 實驗結(jié)果與討論
3.4.1 3mol.% La摻雜xBI-(1-x)PT薄膜的橫向壓電特性
3.4.2 不同比例La摻雜0.15BI-0.85PT薄膜的橫向壓電特性
3.5 本章小結(jié)
參考文獻
第四章 xBI-(1-x)PT薄膜的橫向壓電特性理論研究
4.1 引言
4.2 PbTiO_3彈性參數(shù)的計算
4.3 La摻雜xBI-(1-x)PT薄膜的彈性參數(shù)計算
4.3.1 彈性順度計算模型及方法
4.3.2 彈性順度系數(shù)的計算結(jié)果
4.4 基于COMSOL的壓電薄膜材料的懸臂梁仿真研究---PZT-5A/MgO懸臂梁
4.4.1 有限元計算過程
4.4.2 PZT-5A橫向壓電系數(shù)的COMSOL計算
4.5 xBI-(1-x)PT壓電薄膜有效橫向壓電特性仿真研究
4.6 本章小結(jié)
參考文獻
第五章 總結(jié)與展望
博士學(xué)位期間完成的論文
致謝
【參考文獻】:
期刊論文
[1]基于第一性原理的鈣鈦礦BaFe0.5Nb0.5O3B位的有序結(jié)構(gòu)[J]. 紀登輝,張婭,王淑玲,李秀玲,張聰敏,曾志偉. 河北大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版). 2017(06)
[2]襯底溫度對磁控濺射法制備摻Ta氧化鋅薄膜性能的影響[J]. 楊天琦,李翠平,曹菲菲. 人工晶體學(xué)報. 2017(09)
[3]力電多場鼓包法測定PZT鐵電薄膜的橫向壓電系數(shù)[J]. 何元東,孫長振,毛衛(wèi)國,毛貽齊,張宏龍,陳彥飛,裴永茂,方岱寧. 材料導(dǎo)報. 2017(15)
[4]Mg2Si金屬間化合物的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性,熱力學(xué)和力學(xué)性能的第一性原理計算[J]. 任玉艷,劉桐宇,李英民. 中國科學(xué):物理學(xué) 力學(xué) 天文學(xué). 2016(08)
[5]高壓高溫條件下鈹彈性性能數(shù)值模擬[J]. 李婷婷,何力軍,李國龍,梁森,許德美,鐘景明. 稀有金屬. 2016(10)
[6]Characterization of La-doped xBiInO3(1-x)PbTiO3 Piezoelectric Films Deposited by the Radio-Frequency Magnetron Sputtering Method[J]. 孫科學(xué),張淑儀,Kiyotaka Wasa,水修基. Chinese Physics Letters. 2016(06)
[7]BiScO3-Bi(Zn1/2Ti1/2)O3-PbTiO3高居里溫度壓電陶瓷介電壓電性能研究[J]. 張強,李振榮. 功能材料. 2016(05)
[8]銀合金化鎂鈣合金中AgMg、Mg2Ca和AgCa相的第一性原理計算[J]. 楊陽,毛萍莉,劉正,王峰,王志. 機械工程材料. 2016(01)
[9]Bi(Mg1/2Ti1/2)O3-PbTiO3壓電陶瓷體系介電與居里溫度特性研究[J]. 張強,李振榮. 功能材料. 2015(13)
[10]高溫壓電復(fù)合材料換能器[J]. 陳秋穎,王秀明,王小民. 科學(xué)通報. 2014(32)
博士論文
[1]柔性碲化鉍薄膜的制備及其光電性質(zhì)的研究[D]. 劉雨從.中國科學(xué)院大學(xué)(中國科學(xué)院上海技術(shù)物理研究所) 2017
[2]鉭鈮酸鉀晶體居里溫度附近臨界特性研究[D]. 姚博.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2016
[3]鈧酸鉍—鈦酸鉛高溫壓電陶瓷的性能優(yōu)化及其器件應(yīng)用[D]. 趙天龍.山東大學(xué) 2016
[4]鈣鈦礦型鐵電薄膜異質(zhì)結(jié)構(gòu)的取向生長及性能研究[D]. 張偉.山東大學(xué) 2014
[5]PZT基雙層壓電復(fù)合薄膜制備及性能研究[D]. 孟祥欽.電子科技大學(xué) 2014
[6]高居里點鈣鈦礦型壓電薄膜材料的制備、結(jié)構(gòu)與性能研究[D]. 鐘財富.清華大學(xué) 2012
本文編號:3203658
【文章來源】:南京大學(xué)江蘇省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校
【文章頁數(shù)】:112 頁
【學(xué)位級別】:博士
【文章目錄】:
前言
摘要
Abstract
第一章 緒論
1.1 鐵電、壓電材料研究進展
1.2 鐵電、壓電功能材料的特性
1.2.1 鐵電材料的特性
1.2.2 壓電材料的特性
1.3 鈣鈦礦結(jié)構(gòu)薄膜材料的摻雜改性研究
1.4 薄膜的制備方法
1.5 Bi(Me)O_3-PbTiO_3材料體系研究
1.5.1 Bi(Me)O_3-PbTiO_3陶瓷材料的研究
1.5.2 Bi(Me)O_3-PbTiO_3薄膜材料的研究現(xiàn)狀
1.6 本論文主要工作
參考文獻
第二章 xBI-(1-x)PT薄膜的制備、結(jié)構(gòu)、鐵電特性和居里溫度研究
2.1 引言
2.2 實驗方法
2.2.1 射頻磁控濺射系統(tǒng)
2.2.2 薄膜的測試方法
2.3 樣品的制備
2.3.1 電極、緩沖層的選擇和設(shè)計
2.3.2 xBI-(1-x)PT薄膜的制備
2.4 實驗結(jié)果與討論
2.4.1 xBI-(1-x)PT薄膜結(jié)構(gòu)分析
2.4.2 La摻雜xBI-(1-x)PT薄膜的鐵電特性
2.4.3 La摻雜xBI-(1-x)PT薄膜的介電特性與居里溫度
2.4.4 基于Si基底的xBI-(1-x)PT薄膜鐵電特性
2.5 本章小結(jié)
參考文獻
第三章 xBI-(1-x)PT薄膜橫向壓電特性----基于懸臂梁方法的實驗研究
3.1 引言
3.2 實驗方法
3.2.1 xBI-(1-x)PT壓電薄膜懸臂梁的制備與表征
3.2.2 懸臂梁彎曲振動的測量
3.3 橫向壓電系數(shù)檢測原理
3.3.1 壓電方程組
3.3.2 基于懸臂梁的有效橫向壓電系數(shù)的計算
3.4 實驗結(jié)果與討論
3.4.1 3mol.% La摻雜xBI-(1-x)PT薄膜的橫向壓電特性
3.4.2 不同比例La摻雜0.15BI-0.85PT薄膜的橫向壓電特性
3.5 本章小結(jié)
參考文獻
第四章 xBI-(1-x)PT薄膜的橫向壓電特性理論研究
4.1 引言
4.2 PbTiO_3彈性參數(shù)的計算
4.3 La摻雜xBI-(1-x)PT薄膜的彈性參數(shù)計算
4.3.1 彈性順度計算模型及方法
4.3.2 彈性順度系數(shù)的計算結(jié)果
4.4 基于COMSOL的壓電薄膜材料的懸臂梁仿真研究---PZT-5A/MgO懸臂梁
4.4.1 有限元計算過程
4.4.2 PZT-5A橫向壓電系數(shù)的COMSOL計算
4.5 xBI-(1-x)PT壓電薄膜有效橫向壓電特性仿真研究
4.6 本章小結(jié)
參考文獻
第五章 總結(jié)與展望
博士學(xué)位期間完成的論文
致謝
【參考文獻】:
期刊論文
[1]基于第一性原理的鈣鈦礦BaFe0.5Nb0.5O3B位的有序結(jié)構(gòu)[J]. 紀登輝,張婭,王淑玲,李秀玲,張聰敏,曾志偉. 河北大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版). 2017(06)
[2]襯底溫度對磁控濺射法制備摻Ta氧化鋅薄膜性能的影響[J]. 楊天琦,李翠平,曹菲菲. 人工晶體學(xué)報. 2017(09)
[3]力電多場鼓包法測定PZT鐵電薄膜的橫向壓電系數(shù)[J]. 何元東,孫長振,毛衛(wèi)國,毛貽齊,張宏龍,陳彥飛,裴永茂,方岱寧. 材料導(dǎo)報. 2017(15)
[4]Mg2Si金屬間化合物的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性,熱力學(xué)和力學(xué)性能的第一性原理計算[J]. 任玉艷,劉桐宇,李英民. 中國科學(xué):物理學(xué) 力學(xué) 天文學(xué). 2016(08)
[5]高壓高溫條件下鈹彈性性能數(shù)值模擬[J]. 李婷婷,何力軍,李國龍,梁森,許德美,鐘景明. 稀有金屬. 2016(10)
[6]Characterization of La-doped xBiInO3(1-x)PbTiO3 Piezoelectric Films Deposited by the Radio-Frequency Magnetron Sputtering Method[J]. 孫科學(xué),張淑儀,Kiyotaka Wasa,水修基. Chinese Physics Letters. 2016(06)
[7]BiScO3-Bi(Zn1/2Ti1/2)O3-PbTiO3高居里溫度壓電陶瓷介電壓電性能研究[J]. 張強,李振榮. 功能材料. 2016(05)
[8]銀合金化鎂鈣合金中AgMg、Mg2Ca和AgCa相的第一性原理計算[J]. 楊陽,毛萍莉,劉正,王峰,王志. 機械工程材料. 2016(01)
[9]Bi(Mg1/2Ti1/2)O3-PbTiO3壓電陶瓷體系介電與居里溫度特性研究[J]. 張強,李振榮. 功能材料. 2015(13)
[10]高溫壓電復(fù)合材料換能器[J]. 陳秋穎,王秀明,王小民. 科學(xué)通報. 2014(32)
博士論文
[1]柔性碲化鉍薄膜的制備及其光電性質(zhì)的研究[D]. 劉雨從.中國科學(xué)院大學(xué)(中國科學(xué)院上海技術(shù)物理研究所) 2017
[2]鉭鈮酸鉀晶體居里溫度附近臨界特性研究[D]. 姚博.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2016
[3]鈧酸鉍—鈦酸鉛高溫壓電陶瓷的性能優(yōu)化及其器件應(yīng)用[D]. 趙天龍.山東大學(xué) 2016
[4]鈣鈦礦型鐵電薄膜異質(zhì)結(jié)構(gòu)的取向生長及性能研究[D]. 張偉.山東大學(xué) 2014
[5]PZT基雙層壓電復(fù)合薄膜制備及性能研究[D]. 孟祥欽.電子科技大學(xué) 2014
[6]高居里點鈣鈦礦型壓電薄膜材料的制備、結(jié)構(gòu)與性能研究[D]. 鐘財富.清華大學(xué) 2012
本文編號:3203658
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