織構(gòu)對鐵電薄膜有效模量的影響.pdf

1、鐵電材料因其具有鐵電、壓電、熱釋電等特性而在信息儲存、通信、導(dǎo)航、精密測量、機械等眾多領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用.隨著微電子技術(shù)的發(fā)展和高度集成化趨勢,需要有能起到與大塊鐵電材料相同性能的鐵電薄膜材料.因此,鐵電薄膜材料的制備和性能研究成為目前國際上高度關(guān)注的課題.鐵電薄膜是多晶薄膜,它的特性受到相應(yīng)單晶體的性能以及晶粒取向分布的雙重影響.由于單晶體性能的強各向異性,鐵電薄膜的所有物理特性都強烈依賴于結(jié)晶取向.在實驗上,人們努力制備特定擇優(yōu)取向

2、的多晶薄膜,以提高薄膜的性能;另一方面,人們也開始嘗試從理論上研究織構(gòu)對其性能的影響,期望用來指導(dǎo)薄膜的制備.可見,探索如何制備特定擇優(yōu)取向的薄膜以及織構(gòu)對性能的影響是關(guān)于鐵電薄膜材料制備和性能研究的重要內(nèi)容.本文首先對鐵電薄膜材料的應(yīng)用前景、優(yōu)良性能、制備方法和研究現(xiàn)狀進行了評述,并由此提出了選題依據(jù).然后用金屬有機物熱分解法(MOD)制備出作為研究對象的鋯鈦酸鉛Pb(Zr,Ti)O<,3>(PZT)薄膜.用細觀力學(xué)的平均模型預(yù)測了外

3、延單晶PZT薄膜性能隨織構(gòu)的變化趨勢和織構(gòu)對多晶PZT薄膜性能的影響.分別用X射線衍射法和剩極比法確定了薄膜的取向因子,進而計算得到薄膜的有效壓電常數(shù)和介電常數(shù).最后,借助X射線衍射測建了薄膜的極圖,分析了不同熱分解溫度對薄膜織構(gòu)的影響,其原因是有機殘留物的數(shù)量影響了鈣鈦礦晶粒的成核和生長,進而影響了薄膜的織構(gòu).用反極圖法計算了不同取向和厚度的PZT薄膜的壓電常數(shù)和介電常數(shù).計算表明,(001)面擇優(yōu)薄膜的壓電常數(shù)比(111)面擇優(yōu)薄膜