鈮酸鉀鈉壓電厚膜的制備研究.pdf

1、壓電材料是應(yīng)用材料領(lǐng)域內(nèi)一種重要的功能材料，自19世界80年代在石英晶體上發(fā)現(xiàn)壓電效應(yīng)以來，就得到了全世界學(xué)者的廣泛關(guān)注，并對它進(jìn)行了深入的研究與開發(fā)。它能夠?qū)崿F(xiàn)能量在機(jī)械能與電能之間的相互轉(zhuǎn)換，在很多的技術(shù)領(lǐng)域都有著重要的應(yīng)用，如:換能器、傳感器、無損檢測、生物技術(shù)領(lǐng)域等。在電子材料領(lǐng)域，壓電材料也占據(jù)著相當(dāng)大的比重。近些年來，壓電材料每年在全球的銷量也都在呈現(xiàn)著大幅度的增長。傳統(tǒng)的壓電材料，主要以鉛基為基礎(chǔ)，這種壓電材料雖然具有良好

2、的壓電性能，但是卻因?yàn)槠渲泻写罅康你U，使得其對環(huán)境和人類健康都有很大的危害。近些年，環(huán)境問題日益加劇，全球各個國家都開始更加關(guān)注環(huán)境問題，在這個契機(jī)之下，無鉛壓電材料的開發(fā)與研究也就成為了一種必然的發(fā)展趨勢，其中，鈮酸鉀鈉基無鉛壓電材料因其優(yōu)良的性能，使得關(guān)于它的研究慢慢的成為了研究人員關(guān)注的重點(diǎn)。
　　本論文首先采用溶膠-凝膠法，利用自制的氫氧化鈮充當(dāng)鈮源，碳酸鉀、碳酸鈉作為鉀源和鈉源。再在檸檬酸，乙二醇的作用下，通過溶膠凝膠

3、體系的絡(luò)合作用，并以單晶硅切片為基底，制備出優(yōu)良性能的KNN無鉛壓電薄膜，并對體系進(jìn)行了一系列的探索性研究。由于單層KNN薄膜的壓電性能非常差，所以提高薄膜的厚度就成為決定性能的一個關(guān)鍵要素，本課題的重要特色就是通過交替0-3復(fù)合法，重復(fù)鍍膜，從而在提高KNN薄膜厚度的前提下，來提高薄膜的其它各項(xiàng)性能指標(biāo)。
　　本論文首先介紹了壓電材料的發(fā)展歷史、各項(xiàng)性能參數(shù)、以及無鉛壓電材料的發(fā)展趨勢和現(xiàn)狀。其中著重對發(fā)展趨勢進(jìn)行了分析。接下來

4、的主要內(nèi)容包括制備KNN無鉛壓電薄膜所需原材料的選取、利用溶膠凝膠法對薄膜的制備、各種中間產(chǎn)物的測試、反應(yīng)條件的確定等。并通過各項(xiàng)分析多得出的結(jié)果和結(jié)論，最終確定各種反應(yīng)條件對整個體系的影響作用。
　　最后采用溶膠-凝膠法制備了KNN體系的無鉛壓電薄膜，通過交替0-3復(fù)合法增加了薄膜的厚度。在薄膜中相應(yīng)的進(jìn)行了Nb/Ti摻雜，通過摻雜實(shí)現(xiàn)了對薄膜致密性的增強(qiáng)。實(shí)驗(yàn)中，通過各種不同的摻雜比例，制備出不同形貌和性能的KNN薄膜，最后對