La和Ca摻雜PbTiO3磁控濺射靶材制備及薄膜結(jié)構(gòu)表征.pdf

1、本文采用射頻磁控濺射方法制備了(Pb1-x-yLaxCay) Ti1-x/4O3(PLCT)薄膜。在薄膜濺射前，成功制備出濺射用靶材。利用XRD、SEM、XRF手段分別對(duì)靶材的相結(jié)構(gòu)，顯微結(jié)構(gòu)，元素含量進(jìn)行分析。利用廣角 X射線衍射技術(shù)對(duì)不同濺射工藝下PLCT薄膜的相結(jié)構(gòu)進(jìn)行了研究；采用掃描電子顯微鏡(SEM)和原子力顯微鏡(AFM)分別觀察了薄膜的表面形貌；利用掠入射X射線衍射(GIXRD)測(cè)量了薄膜的殘余應(yīng)力。最后使用Radiant

2、 Premier LC型多功能鐵電性能綜合測(cè)量?jī)x測(cè)量了PLCT薄膜的電滯回線。
　　薄膜成分分析表明，可以通過(guò)改變粘貼在大靶上不同成分小靶的數(shù)量來(lái)改變整個(gè)復(fù)合靶材的成分，以達(dá)到在濺射過(guò)程中控制PLCT熱釋電薄膜的元素含量的目的。
　　X射線衍射的研究結(jié)果，在濺射過(guò)程中，通過(guò)調(diào)節(jié)射頻磁控濺射工藝可以制備焦綠石含量低及純鈣鈦礦相的PLCT薄膜。在PbTiO3中摻入La和Ca可以有效改變薄膜的晶格常數(shù)，這是因?yàn)樵贏BO3型化合物中

3、，鈣離子、鑭離子取代了A位的鉛離子，造成晶格失配和不對(duì)稱取代。實(shí)驗(yàn)證明，在PbTiO3中摻入過(guò)多La不利于薄膜鈣鈦礦結(jié)構(gòu)的形成；而較低的濺射氣壓和較長(zhǎng)的濺射時(shí)間有利于 PLCT薄膜純鈣鈦礦相的形成。通過(guò)掃描電子顯微鏡(SEM)和原子力顯微鏡(AFM)對(duì)薄膜的表面形貌的觀察，對(duì)這一現(xiàn)象進(jìn)行了解釋。
　　利用SEM, AFM對(duì)PLCT薄膜表面進(jìn)行了分析。薄膜的表面平整，無(wú)裂紋、孔洞，其微觀結(jié)構(gòu)均勻致密，顆粒大小均勻一致。利用XRF分析

4、了PLCT薄膜的Pb、La、Ca、Ti原子百分比，可以看出其比例接近于設(shè)計(jì)的化學(xué)式摩爾比。
　　在濺射制備薄膜的過(guò)程中，薄膜的厚度、殘余應(yīng)力的表征至關(guān)重要，在試驗(yàn)中，我們利用X射線小角散射測(cè)量薄膜厚度，利用掠入射 X射線衍射(GIXRD)測(cè)量薄膜殘余應(yīng)力，通過(guò)對(duì)不同濺射時(shí)間薄膜厚度進(jìn)行測(cè)量，測(cè)的濺射功率150W的情況下，薄膜的沉積速率大約為3-4nm/min。基于掠入射X射線衍射(GIXRD)的殘余應(yīng)力測(cè)量表明，射頻磁控濺射PLC