PZT壓電薄膜的改性研究.pdf

1、鋯鈦酸鉛(PZT)薄膜是一種新穎的功能材料，它具有優(yōu)良的電性能而引起國(guó)內(nèi)外學(xué)者的廣泛關(guān)注，成為國(guó)際上器件研究的新熱點(diǎn)。PZT薄膜廣泛應(yīng)用于微電子學(xué)、光電子學(xué)、微電子機(jī)械系統(tǒng)等領(lǐng)域，可作為鐵電存儲(chǔ)器、傳感器、聲表面波器件和各種精密儀器控制部分的理想材料。特別是PZT壓電薄膜作為微傳感及驅(qū)動(dòng)器件應(yīng)用時(shí)的高靈敏度和高輸出應(yīng)變的特點(diǎn)使其成為微機(jī)電系統(tǒng)器件(MEMS)最有前途的候選材料之一。本論文的內(nèi)容是關(guān)于用于壓電微力傳感器的PZT薄膜的制備及

2、摻雜改善薄膜性能的研究。 本論文采用溶膠-凝膠(Sol-Gel)法，在Pt/Ti/SiO2/Si襯底上制備了不同Zr/Ti比以及Zr/Ti比為53/47時(shí)未摻雜和摻雜Eu3+、Mn2+的PZT壓電薄膜，并對(duì)薄膜的微結(jié)構(gòu)和電性能進(jìn)行了表征及分析。分析結(jié)果表明：對(duì)未摻雜的PZT薄膜，薄膜的前烘溫度對(duì)微結(jié)構(gòu)影響比較大，前烘溫度不同能夠改變薄膜的擇優(yōu)取向；而退火溫度對(duì)薄膜電性能的影響比較大。對(duì)不同Zr/Ti比的PZT薄膜的研究中發(fā)現(xiàn)，P

3、ZT薄膜的微結(jié)構(gòu)和電性能具有強(qiáng)烈的組分依賴性。PZT(53/47)薄膜的各項(xiàng)電性能明顯優(yōu)于其他組分的薄膜。摻雜適量的Eu和Mn后，薄膜的鐵電、壓電和介電特性均有明顯的改善。摻雜1.5mol﹪Eu的PZT薄膜，其剩余極化值Pr=28.8μC/cm2，d33=13.8pm/V，比未摻雜薄膜的值提高了近一倍。Mn摻雜的機(jī)理比較特殊，當(dāng)Mn含量較少時(shí)，Mn離子將以Mn2+和Mn3+的方式優(yōu)先替代晶格中Pb位，使材料的壓電性能提高，表現(xiàn)出施主摻雜