發(fā)布時間：2020-12-09 06:55

　　鐵/壓電材料在現(xiàn)代新型微電子器件設(shè)計中的地位非常重要。從第二次世界大戰(zhàn)以來,對于這一材料體系的探索一直處在高科技先進(jìn)材料研究的最前沿。然而,大量鉛基鐵/壓電材料的使用導(dǎo)致了嚴(yán)峻的環(huán)境問題,而且有毒鉛對人類的身體健康也造成了極大的危害。因此,發(fā)展高性能無鉛鐵/壓電材料已然變得非常迫切。這其中,鈮酸鉀鈉(KNN)基材料就是目前研究比較火熱的無鉛鐵/壓電材料之一。KNN基鐵/壓電體由于其陶瓷具有超強(qiáng)壓電性以及高居里溫度而被科研者們所青睞,一直以來,它一直被認(rèn)為有望取代鉛基鐵/壓電體。然而,到目前為止,KNN基薄膜的制備卻一直困難重重,盡管現(xiàn)代薄膜制備工藝發(fā)展迅猛。KNN基薄膜沉積過程中,堿金屬離子的易揮發(fā)性會造成A位元素缺失,在薄膜內(nèi)部產(chǎn)生大量缺陷,此外,薄膜制備過程中還會出現(xiàn)雜相,這將會嚴(yán)重影響薄膜的電性能和溫度穩(wěn)定性,并導(dǎo)致漏電流增大。這些不足對KNN基薄膜的應(yīng)用產(chǎn)生很大的影響。而且,隨著新型高科技電子器件的微型化,高性能KNN基鐵/壓電薄膜的探索將會迎來新的機(jī)遇和挑戰(zhàn)。本論文主要致力于KNN基鐵電薄膜結(jié)構(gòu)和電性能的相關(guān)研究,論文總共分為以下七章:第一章 作為本文的緒論,我們首先回顧了K... 

【文章來源】：中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)安徽省 211工程院校 985工程院校

【文章頁數(shù)】：138 頁

【學(xué)位級別】：博士

【部分圖文】：

圖１．１２００４年以來，關(guān)于無鉛壓電陶瓷的無鉛壓電陶瓷出版物（從１５１＼＾１３（＾５士１１（＾收集關(guān)??鍵詞?“ｌｅａｄ－ｆｒｅｅ”和“ｐｉｅｚｏｅｌｅｃｔｒｉｃ”）

?第一章緒論???圖１．１為２００４年以來，通過檢索“ｌｅａｄ－ｆｒｅｅ”和“ｐｉｅｚｏｅｌｅｃｔｒｉｃ”得到的相關(guān)出版??物的統(tǒng)計數(shù)據(jù)，并根據(jù)關(guān)鍵詞“ｌｅａｄ－ｆｒｅｅ?ｐｉｅｚｏｅｌｅｃｔｒｉｃ”，“ａｌｋａｌｉ?ｎｉｏｂｉｕｍ”?和“ｐｈａｓｅ??ｂｏｕｎｄａｒｙ?ｉｎ?ａｌｋａｌｉ?ｎｉｏｂｉｕｍ”對其進(jìn)行了分類。如圖示，堿性銀酸鹽陶瓷的出版物??數(shù)量整體呈上升的趨勢，這表明人們對堿性鈮酸鹽陶瓷的關(guān)注度愈來愈高。過去??十幾年，研宄人員從不同的角度出發(fā)，總結(jié)了堿性鈮酸鹽陶瓷的研宄進(jìn)展以及現(xiàn)??狀和對未來的展望，這為以后的研宄提供了大量的系統(tǒng)的理論和實驗支撐。例如，??Ｄａｍｊａｎｏｖｉｃ等人講述的疇壁與無鉛壓電材料性能之間的關(guān)系［１５］，Ｓｈｒｏｕｔ和??Ｚｈａｎｇ等人對ＫＮＮ和ＰＺＴ之間的區(qū)別進(jìn)行過系統(tǒng)分析［１６］。通過優(yōu)化工藝和化??學(xué)摻雜，Ｒｏｄｄ等人介紹了?ＫＮＮ基陶瓷的相結(jié)構(gòu)和電學(xué)性質(zhì)，并總結(jié)了無鉛壓??電陶瓷的相關(guān)應(yīng)用［１７，１８］。Ｐａｎｄａ等講述了?ＫＮＮ基陶瓷中的添加劑對電性能的??影響［１９］。Ｌｉ等系統(tǒng)介紹了國內(nèi)無鉛壓電陶瓷的發(fā)展現(xiàn)狀［２０］。最近，Ｌｉ等還介??紹了?＿基陶瓷的相結(jié)構(gòu)、性能增強(qiáng)方法、燒結(jié)工藝以及應(yīng)用前景［２１］。以上??的這些反映出，近年來，科學(xué)家們對待ＫＮＮ基陶瓷的那種鍥而不舍，情有獨鐘??的熱情，以求盡最大努力去挖掘這一材料應(yīng)用潛力。??１．２．?１調(diào)整相界??調(diào)整相界是提升壓電陶瓷的電性能的一種非常有效的方法。不管是含鉛材料??還是無鉛材料，所涉及的相界以及相界的類型都是其壓電性增強(qiáng)的主要原因。目??前，許多實驗和理論己證實材料的相界和壓電性密切相關(guān)［２２－２

?第＿章緒論???上世紀(jì)五十年代，自ＫＮＮ陶瓷被發(fā)現(xiàn)以來，過去幾十年間，科研人員在其??結(jié)構(gòu)和性能上進(jìn)行了大量的研究。如圖１．３所示，盡管ＫＮｂ０３和ＮａＮｂ０３可以形??成具有鈣鈦礦結(jié)構(gòu)的固溶體，但它們具有明顯的對稱性。純ＫＮｂ０３具有多態(tài)性：??低溫菱方相（Ｒ，－ｌ〇°Ｃ）、室溫正交相（０）、高溫四方相（Ｔ，?２２５°Ｃ－４３５?°Ｃ）和立方??相（Ｃ，大于４３５?［３０］。相比之下，純ＮａＮｂ０３的相變過程要復(fù)雜得多，在整個??溫度范圍內(nèi)存在多達(dá)七種的多晶型物。據(jù)報道，ＮａＮｂＣｂ在室溫下為０相，具有??反鐵電性，空間群為Ｐｂｍａ。通過氧八面體傾斜可以增加ＮａＮｂ０３的結(jié)構(gòu)復(fù)雜性，??這在ＫＮｂ〇３中是不存在的，這可能是因為Ｋ的原子半徑相對較大造成的。值得??注意的是，ＮａＮｂ０３中摻入２ｍｏｌ％的Ｋ時，其初始結(jié)構(gòu)將變得與ＫＮｂ０３相同。?????１５００??１４００?－?ｌ??咖?：?ｊ－??，００°ｒ?ｓ?ｙ＜ｅ〇〇??＝?。??５００?－?ＰＣ?５００??４００?ｒ??—?＾＾＾４００??＾?３００?－?Ｆｔ，?；?ｆｔ，?Ｉ?Ｐｔｍ?＾?３００??２００?＾???一，?ｆ－￣ｒ—?２００??！?Ｆ?Ｅ??１００?－?Ｆ〇，?ｐＯ？?Ｆ〇Ｍｉ?｜?撕?１００??－１００?￣?ＦＲ?／?Ｆｍ〇ｎ?Ｆ－?ｄ００??ｉ?＜?ｔ?ｉ?ｉ?ｉ?ｉ?ｉ?ｉ??０?１０?２０?３０?４０?５０?６０?７０?８０?９０?９２?９４?９６?９８?１００??＾?ＮａＮｂＯ＾Ｍｏ＾Ｍ??圖１．３?ＫＮＮ固溶體的相圖。??由于八面體傾斜存在的成分范圍比較寬，直到Ｋ：Ｎａ


本文編號：2906480