Research progress of Pb(Zrx, Ti1-x)O3 thin films prepared by sol-gel method

Pb(2rx,Ti1-x)(PZT)铁电薄膜因具有优良的铁电性、压电性、热释电性和声光性能而受到广泛关注,其电、光性能与其制备过程密切相关.简要介绍了PZT薄膜制备工艺流程,系统地从前驱体溶液、摩尔比r(Zr∶Ti)、热处理工艺、电极材料以及掺杂改性等五个方面概述了sol-gel法制备PZT薄膜的研究进展,并指出了目前sol-gel法制备PZT铁电薄膜研究中存在的一些问题以及未来的研究方向.     

溶胶–凝胶法制备BST薄膜的结晶特性研究

采用改进的溶胶–凝胶(sol-gel)工艺配制了(Ba0.65,Sr0.35)TiO3(BST)溶胶。利用旋转涂覆工艺将BST溶胶涂覆在SiO2/Si衬底上,在不同的热处理条件下制备出BST薄膜。XRD分析结果表明:制得的BST薄膜形成了单一钙钛矿结构;AFM测试结果表明,BST薄膜表面平整致密,无裂纹。表面均方根粗糙度为3~6nm,晶粒大小分布均匀,直径约为40~100nm。随着热处理温度的提高,BST薄膜的晶粒变大,表面粗糙度变大。     

(Pb1-xSrx)TiO3薄膜的结构与光学特性研究

采用sol-gel法制备(Pb1-xSrx)TiO3(x=0.40,0.50,0.60,0.70,简称PST40,PST50,PST60与PST70)前驱体溶液,通过旋涂工艺在石英玻璃基片上沉积PST薄膜。研究了PST薄膜的结构和光学特性。结果显示,经750℃退火30min,所得PST薄膜为晶化良好的钙钛矿立方结构,薄膜平均晶粒尺寸为200～300nm。750℃退火的PST40、PST50、PST60和PST70薄膜样品的直接带隙能分别为3.74,3.79,3.80和3.85eV。随着Sr含量的增加,带隙能增加。     

用溶胶—凝胶法制备[（Pb,La）（Zr,Ti）O3]铁电薄膜

利用溶胶－凝胶法制备了［Ｐｂ，Ｌａ）（Ｚｒ，Ｔｉ）Ｏ３］铁电薄膜。利用ＤＴＡ－ＴＧ，ＸＲＤ和ＳＥＭ研究了［（Ｐｂ，Ｌａ）（Ｚｒ，Ｔｉ）Ｏ３］凝胶的分解、晶化过程［（Ｐｂ，Ｌａ）（Ｚｒ，Ｔｉ）Ｏ３］薄膜的显微形貌。为了获得致密无龟裂的［（Ｐｂ，Ｌａ）（Ｚｒ，Ｔｉ）Ｏ３］薄膜，应使用具有适当粘度的前体溶胶，这是通过控制其浓度和水解度来获得的。     

Si衬底(Pb1-xSrx)TiO3系铁电薄膜的制备与性能研究

性能优良的 Si衬底铁电薄膜的制备对制作 Si基单片集成非制冷焦平面阵列 (UFPA)器件意义重大。文中采用磁控测射技术在 Si衬底上成功地制备了 (Pb1 - x Srx) Ti O3系铁电薄膜 ,该薄膜以 LSCO/ITO复合薄膜作底电极 ,Au薄膜作顶电极 ,其制备工艺可与 Si微电子技术兼容。测试结果表明 ,其微观结构致密 ,绝缘性较好 ,电阻率可高达 1 0 1 1 Ω· cm量级 ,介电常数与热释电系数分别可达 1 0 2 及 1 0 - 2 μC/cm2 K量级。     

Pb(Sc1/2Ta1/2)O3铁电薄膜的制备及性能研究

用Pb(CH3COO)2·3H2O、Sc(CH3COO)3·xH2O和C10H25O 5Ta为原材料,乙二醇甲醚为溶剂,用改进的溶胶-凝胶(Sol-Gel)法在Pt/Ti/SO2/Si基片上成功地制备出ABO3钙钛矿型结构Pb(Sc1/2Ta1/2)O3(PST)铁电薄膜.该薄膜是研制铁电微型致冷器和非致冷热释电红外焦平面阵列的优选材料.对制备出的PST薄膜进行了介电、铁电和热释电性能测试.测试得到在1 kHz下PST薄膜的介电常数为570,介电损耗为0.02.铁电性能良好,剩余板化强度为3.8～6.0 μC·cm-2,矫顽场为40～45 kV·cm-1.热释电系数为4.0×10-4～20×10-4Cm-2K-1.     

Sol-Gel法制备Bi4Ti3O12薄膜及其性能研究

采用溶胶-凝胶(Sol-Gel)法在Pt/Ti/SiO2/Si衬底上制备了Bi4Ti3O12(BTO)铁电薄膜,利用X-射线衍射仪(XRD)和原子力显微镜(AFM)对其晶格结构和表面形貌进行了表征,制备的BTO薄膜具有单一的钙钛矿晶格结构和表面平整致密。对700℃退火的BTO薄膜进行了铁电性能和疲劳特性测试,在测试电压为6 V时,剩余极化值2Pr约为12.5μC/cm2,矫顽电场2Ec约为116.7 kV/cm;经1×109次极化反转后,剩余极化值下降了24%,对其疲劳机理进行了探讨。     

(Bi_(4-x),La_x)Ti_3O_(12)粉体的溶胶-凝胶制备技术研究

采用溶胶 -凝胶 (Sol- Gel)技术 ,以硝酸铋、硝酸镧和钛酸丁酯为原料 ,制备了掺镧钛酸铋 (Bi3.6 ,L a0 .4)Ti3O1 2 (简记为 BL T) )粉体。利用 DTA、XRD以及激光光散射粒度分析等手段分析了粉体的固相反应、结构和颗粒度。结果表明 ,BL T初始粉体在 730°C左右发生固相反应 ,生成 BL T颗粒 ;730°C以下烧结的粉体为含立方 (Bi,L a) 1 2 Ti O2 0 相和正交 (Bi3.6 ,L a0 .4) Ti3O1 2 相的混合物 ,平均颗粒度为 6 0 nm左右 ;730°C以上烧结的粉体为完全正交结构的 BL T多晶颗粒体 ,平均颗粒度约为 5 0 0 nm;利用 Sol- Gel技术 ,可以制备纳米级、分散良好、分布一致的BL T粉体 ,这对 BL T新型压电陶瓷的制备具有重要意义     

溶胶-凝胶法制备(Pb0.76Ca0.24)TiO3薄膜及性能研究

以硝酸钙、醋酸铅和钛酸丁酯为原料，甲醇做溶剂，乙酰丙酮为稳定剂。用简单的溶胶－凝胶法和快速退火工艺在Pt/Ti/SiO2/Si(100）基片成功地制备出四方钙钛矿相（Pb0.76Ca0.24）TiO2(PCT）薄膜。用原子力显微镜、扫描电镜分析了薄膜的表面和断面形貌；测试了薄膜的铁电和介电特性。PCT薄膜的剩余极化强度和矫顽场分别为36μC/cm^2和240kV/cm^2，在100kHz，薄膜的介电常数和损耗因子分别为295和0.027。     

溶胶-凝胶法制备PZT薄膜研究进展

随着微机电系统(MEMS)产业的快速发展,铁电薄膜材料作为微机电器件的重要组成部分而愈受重视。锆钛酸铅(PZT)薄膜具有优越的压电性、热释电性及光电性等性能,在微电子、压电、光学及半导体等领域展现了巨大的应用潜力。因此,高性能PZT薄膜的制备技术及制备工艺一直备受关注。其中,溶胶凝胶法因具有易于控制成分,所需设备成本低及制备薄膜的均匀性好等优点而被广泛用于PZT薄膜制作中。该文在溶胶凝胶法基本原理及制作工艺的基础上,着重分析了溶胶凝胶法制备PZT薄膜的研究现状,总结了当前溶胶凝胶法的技术特点,并指出了研究中存在的不足及未来的潜在改进方向。     

sol-gel法制备ZAO薄膜的结构与光学性能研究

采用溶胶—凝胶法在普通玻璃衬底上制备了ZAO(ZnO:A1)薄膜,利用XRD、SEM、紫外—可见光谱和光致发光光谱对所制备的AZO薄膜进行了表征,研究了ZAO薄膜的结构和光学性能.结果表明:ZAO薄膜的微晶晶相与ZnO一致,且具有c轴择优取向;ZAO薄膜在可见光区的透过率超过了88％,在350～575 nm范围内有强的...     

无机sol-gel法制备二氧化钒薄膜的研究

采用无机sol-gel法,以分析纯V2O5为原料,在Si衬底、玻璃衬底上空气中加热制备了V2O5薄膜,在不同温度下真空退火,得到了具有择优取向的VO2薄膜。研究了其制备工艺和显微结构。结果表明:在玻璃衬底和硅衬底上薄膜的最佳真空退火工艺均为480℃/2h。所制备的VO2薄膜具有沿<110>晶向生长的择优取向。薄膜表面形貌良好,颗粒尺寸分布均匀。     

Sol-Gel processing of Nb-doped Pb(Zr,Ti)O3 thin films for ferroelectric memory applications

The ferroelectric properties of Nb-doped PZT thin films prepared by a sol-gel method were evaluated relative to memory device application requirements. Within the range of 0 to 4 mol %, Nb-doping of PZT compositions near the morphotropic phase boundary region (i.e. PZT 53/47) enhanced overall ferroelectric properties by reducing the te-tragonal distortion of the unit cell. A 4 mol % Nb-doped PZT 53/47 thin film (0.26 μm) had a coercivity of 8 V/ μm, a remanence ratio of 0.54, a switchable polarization of 45 μC/cm², and a specific resistivity of 3 x 10⁹ Ω-cm. Nb-doping levels in excess of 5 mol had a detrimental effect on the resulting thin film ferroelectric properties. X-ray diffraction (XRD) analysis of highly doped films showed development of a significant PbO phase accompanied by diffraction line broadening of the perovskite phase. As such, it was postulated that the creation of excessive lead vacancies in the PNZT lattice resulted in PbO accumulation at the grain boundaries which impeded grain growth, and hence, adversely affected ferroelectric switching performance. The fatigue performance of the sol-gel derived thin film capacitor system was a function of switching voltage. At switching fields sufficient to saturate the polarization, the endurance of the thin film capacitor was greater than 10⁹ cycles. Cycling with lower fields reduced endurance values, but in all cases, the switchable polarization decreased linearly with the logarithm of cycles. Nb-doping did not have a significant effect on the fatigue performance.     

sol-gel 法制备ATO薄膜的结构与光学性能研究

采用sol-gel法在玻璃衬底上制备ATO(SnO2∶Sb)薄膜,并用XRD、SEM、紫外-可见光谱和光致发光对薄膜进行了表征,研究了ATO薄膜的结构和光学性能。结果表明:ATO薄膜微晶晶相与SnO2一致,仍然是四方金红石结构;ATO薄膜在可见光区的透过率超过80%,当r(Sb∶Sn)为0.15时,ATO薄膜的透过率最高达87%;ATO薄膜在344～380nm处有一个很强的紫外-紫光发射带,随着Sb掺杂量的增加,发射峰逐渐变强,在r(Sb∶Sn)为0.25时,发射峰相对强度达302.4。     

Ba(Zn_(1/3)Nb_(2/3))O_3微波介质陶瓷的研究进展

3G移动通信事业的迅速发展对应用于基站的微波介质谐振器陶瓷材料的Q值提出了更高的要求。Ba(Zn1/3Nb2/3)O3微波介质陶瓷材料因为具有很高的Q值、接近于零的τf和适宜的εr而备受关注。介绍了Ba(Zn1/3Nb2/3)O3系列微波介质陶瓷的结构和性能、改性研究、纳米化制备工艺及Ba(Zn1/3Nb2/3)O3-Ba(Co1/3Nb2/3)O3复合技术,以期对该领域其他研究者有所帮助。     

钽钪酸铅-钛酸铅制备工艺研究

采用XRD、SEM等分析技术,研究了制备工艺与(1x)Pb(Sc1/2Ta1/2)O3xPbTiO3(简称PSTT)结晶性能的关系。如选择适当的组分,在适当的温度下采用传统的电子陶瓷混合氧化物法可以获得全钙钛矿相结构的PSTT陶瓷;PSTT陶瓷晶粒细小均匀。     

Highly (1 0 0)-oriented Pb(Zr0.20Ti0.80)O3/(Pb1−xLax)Ti1−x/4O3 multilayered thin films prepared by RF magnetron sputtering

The Pb(Zr_0.20Ti_0.80)O₃/(Pb_1−xLa_x)Ti_1−x/4O₃ (x = 0, 0.10, 0.15, 0.20) (PZT/PLT_x) multilayered thin films were in situ deposited on the Pt(1 1 1)/Ti/SiO₂/Si(1 0 0) substrates by RF magnetron sputtering technique with a PbO_x buffer layer. With this method, all PZT/PLT_x multilayered thin films possess highly (1 0 0) orientation. The PbO_x buffer layer leads to the (1 0 0) orientation of the multilayered thin films. The effect of the La content in PLT_x layers on the dielectric and ferroelectric properties of the PZT multilayered thin films was systematically investigated. The enhanced dielectric and ferroelectric properties are observed in the PZT/PLT_x (x = 0.15) multilayered thin films. The dielectric constant reaches maximum value of 365 at 1 KHz for x = 0.15 with a low loss tangent of 0.0301. Along with enhanced dielectric properties, the multilayered thin films also exhibit large remnant polarization value of 2P_r = 76.5 μC/cm², and low coercive field of 2E_c = 238 KV/cm.     

弛豫型铁电陶瓷(1-x)Pb(Sc1/2Ta1/2)O3-xPbTiO3研究进展

钽钪酸铅陶瓷具有优良的介电、压电和铁电性能,但烧成温度高、居里点较低。为降低钽钪酸铅陶瓷的烧结温度并提高其居里点,人们合成了钽钪酸铅-钛酸铅(简称PSTT)材料体系。该文综述了弛豫型铁电陶瓷PSTT体系在相图与结构、制备和性能等方面的研究进展,探索了一种合成PSTT陶瓷新工艺,介绍了PSTT材料体系的重要应用领域。