溶膠凝膠、水熱法制備鋯鈦酸鉛-金屬復(fù)合結(jié)構(gòu).pdf

1、Pb(ZrxTi1-x)O3(PZT)壓電薄膜因其優(yōu)異的介電、鐵電和壓電性能，廣泛應(yīng)用于微機(jī)電系統(tǒng)(MEMS)器件中。PZT薄膜與金屬復(fù)合后，不僅能降低生產(chǎn)成本，提高工作頻率，獲得大應(yīng)變量和快速響應(yīng)，還可以提高多層結(jié)構(gòu)的機(jī)械性能，進(jìn)一步拓寬PZT薄膜在MEMS和工程系統(tǒng)中的應(yīng)用。目前，鐵電薄膜/金屬異質(zhì)結(jié)構(gòu)的研究仍然是國際上的熱點(diǎn)之一。在PZT薄膜的制備方法中，溶膠－凝膠法以其化學(xué)計(jì)量準(zhǔn)確，大面積沉膜，組分均勻等優(yōu)點(diǎn)而廣為應(yīng)用。然而，在

2、厚膜制備(＞5μm)方面有一定的困難。水熱工藝可以在較低的溫度(＜250℃)得到結(jié)晶相薄膜，可以避免鉛的揮發(fā)及薄膜與襯底之間的反應(yīng)，并且可以較容易地生長(zhǎng)出近20μm的厚膜。但薄膜的致密度和晶粒尺寸需要嚴(yán)格控制。本論文采用溶膠－凝膠法和水熱工藝，在金屬基片上制備了PZT薄膜。 用溶膠－凝膠工藝，在NiCr、Ti和不銹鋼(SS)襯底上引入LaNiO3(LNO)薄膜作為緩沖層，并制備了0.8μm厚的PZT薄膜。討論了LNO厚度對(duì)Ti基

3、片上PZT薄膜結(jié)構(gòu)和性能的影響。結(jié)果表明引入LNO可以降低PZT薄膜的晶化溫度，大于150nm厚的LNO可以有效阻擋Ti基片與PZT薄膜之間的擴(kuò)散和反應(yīng)，緩解熱膨脹系數(shù)和晶格常數(shù)失配，提高薄膜的結(jié)晶性能，進(jìn)而提高PZT薄膜的介電性能。PZT薄膜的居里溫度為320℃左右，并隨LNO厚度的增加而降低。 用水熱工藝制備了PZT粉體，研究了水熱反應(yīng)溫度、時(shí)間、Pb含量和KOH濃度等條件對(duì)PZT粉體的相結(jié)構(gòu)和形貌的影響，用溶解/沉淀機(jī)制解