钙锶铋钛铁电材料的制备及性能研究

第1章绪论1
1．1铁电材料的研究进展1
1．2铁电材料的应用1
1．3铁电薄膜制备技术2
1．3．1脉冲激光沉积法3
1．3．2射频磁控溅射法3
1．3．3金属有机物化学气相沉积法4
1．3．4溶胶-凝胶法5
1．4超细粉体的制备6
1．4．1固相法6
1．4．2气相法6
1．4．3液相法7
1．5纳米粉体的分散7
1．5．1纳米粉体的分散稳定机理8
1．5．2纳米粉体的分散稳定方法8
1．6溶胶-凝胶法的改进8
1．6．1影响铁电薄膜取向的因素9
1．6．2溶胶的改进11
1．6．3热处理工艺的优化12
1．6．4成膜技术的改进13
1．7铁电薄膜的几种常用的物理特性13
1．8典型的铋层类钙钛矿结构铁电材料14
1．8．1A位掺杂SBT系铁电陶瓷材料的研究14
1．8．2B位掺杂SBT系铁电陶瓷材料的研究15
1．8．3A、B位掺杂SBT系铁电陶瓷材料的研究16
1．9课题的提出和本课题研究的思路16
参考文献17
第2章CSBT铁电陶瓷的制备及性能研究22
2．1CSBT铁电陶瓷的制备22
2．1．1原料及有关仪器设备22
2．1．2溶胶-凝胶法制备CSBT铁电材料工艺23
2．1．3性能测试与分析24
2．2CSBT铁电陶瓷的性能研究28
2．2．1铋过量对SBT铁电陶瓷性能的影响28
2．2．2烧结温度对SBT铁电陶瓷性能的影响33
2．2．3烧结温度对CBT铁电陶瓷性能的影响36
2．2．4CSBT铁电陶瓷的制备及性能研究39
本章小结46
参考文献48
第3章CSBT铁电薄膜的制备及性能研究50
3．1薄膜制备与表征50
3．1．1Sol-Gel法的主要优缺点50
3．1．2前驱体溶液的配制50
3．1．3薄膜的制备主要工艺流程51
3．2薄膜结构与性能表征方法52
3．2．1分析方法52
3．2．2薄膜择优取向度的表征方法53
3．2．3薄膜的粗糙度53
3．3择优取向SBT薄膜的制备与特性54
3．3．1SBT前驱体溶液的热分析54
3．3．2SiO2/Si（100）片上SBT铁电薄膜的取向控制和性能54
3．4择优取向CBT薄膜的制备与特性62
3．4．1差热-热失重分析62
3．4．2铋过量对CBT薄膜的晶体结构和性能的影响63
3．4．3退火温度对CaBi4．3Ti4O15铁电薄膜结构和性能的影响66
3．4．4退火时间对CaBi4．3Ti4O15铁电薄膜结构和性能的影响67
3．5择优取向CSBT膜的制备与特性70
3．5．1Ca含量对CSBT铁电薄膜的影响70
3．5．2退火温度对CSBT-0．4铁电薄膜材料结构及性能的影响73
3．5．3退火时间对CSBT-0．4铁电薄膜的影响76
3．5．4退火气氛对CSBT-0．4铁电薄膜的影响78
本章小结83
参考文献84
第4章LNO缓冲层对CSBT-0．4陶瓷膜晶粒取向的影响87
4．1原料及有关仪器设备87
4．2溶胶-凝胶法制备薄膜88
4．2．1基片的处理88
4．2．2薄膜的制备89
4．3薄膜表征方法90
4．4LaNiO3(LNO)薄膜的特性研究91
4．4．1前驱体溶液浓度对LNO薄膜的影响92
4．4．2热分解温度对LNO薄膜的影响93
4．4．3退火温度对LNO薄膜的影响94
4．4．4退火时间对LNO薄膜的影响96
4．4．5厚度对LNO薄膜的影响97
4．4．6LNO薄膜的SEM分析99
4．4．7LNO(110)薄膜与Si(100)的晶格失配关系99
4．5LNO制备工艺对CSBT-0．4薄膜的影响100
4．5．1LNO(110)薄膜与CSBT-0．4薄膜的晶格失配关系100
4．5．2LNO的浓度对CSBT-0．4薄膜的影响100
4．5．3LNO的热分解温度对CSBT-0．4薄膜的影响101
4．5．4LNO的退火温度对CSBT-0．4薄膜的影响102
4．5．5LNO的厚度对CSBT-0．4薄膜的影响103
4．6热处理工艺对CSBT-0．4/LNO薄膜的影响107
4．6．1热处理温度的初步确定107
4．6．2匀胶速度对CSBT-0．4/LNO薄膜的影响108
4．6．3热分解温度对CSBT-0．4/LNO薄膜的影响109
4．6．4退火温度对CSBT-0．4/LNO薄膜的影响111
4．6．5a轴择优取向的CSBT-0．4/LNO薄膜热处理工艺优化及表征116
本章小结118
参考文献119
第5章CSBT-0．4铁电厚膜的制备及性能研究121
5．1CSBT-0．4铁电厚膜的制备121
5．1．1实验原料及试剂121
5．1．2实验设备及测试仪器121
5．1．3纳米粉体的合成工艺122
5．1．4悬浊液的制备122
5．1．5粉末-溶胶法制备厚膜工艺123
5．1．6厚膜的表征方法124
5．2CSBT-0．4纳米粉体的制备与表征125
5．2．1热分析125
5．2．2CSBT-0．4纳米粉体的制备126
5．2．3CSBT-0．4纳米粉体的表征127
5．3处理工艺对CSBT-0．4厚膜结构的影响130
5．3．1PVP的加入量对CSBT-0．4厚膜结构的影响130
5．3．2溶胶浓度对CSBT-0．4厚膜结构的影响131
5．3．3匀胶速度对CSBT-0．4厚膜结构的影响132
5．3．4热分解温度对CSBT-0．4厚膜结构的影响135
5．3．5退火温度对CSBT-0．4厚膜结构的影响136
5．4a轴择优取向的CSBT-0．4厚膜的制备及表征138
5．4．1a轴择优取向的CSBT-0．4厚膜的制备138
5．4．2再退火时间对CSBT-0．4厚膜结构的影响138
5．4．3a轴择优取向的CSBT-0．4厚膜的电性能分析142
本章小结144
参考文献145
第6章CSBT-0．4铁电薄膜生长模式的研究147
6．1配制方法对CSBT-0．4薄膜取向的影响147
6．1．1制备环境湿度对溶液质量的影响147
6．1．2反应温度对溶液质量的影响151
6．1．3冰醋酸与乙酰丙酮两种螯合剂的对比152
6．2(100)择优取向的CSBT-0．4铁电薄膜的退火工艺研究及性能156
6．2．1钙锶铋钛铁电薄膜退火工艺的优化156
6．2．2钙锶铋钛铁电薄膜电性能的测试161
6．3(100)择优取向CSBT-0．4铁电薄膜生长模式的讨论168
6．3．1逐层分析测试薄膜晶体结构变化168
6．3．2不同单层膜厚度对薄膜取向所带来的影响173
本章小结176
参考文献177