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《河北大学》 2010年
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聚偏氟—三氟乙烯及与FePt复合多铁薄膜的制备和性能研究

张旭  
【摘要】: 本文采用磁控溅射法和溶胶凝胶法在不同衬底材料上制备了聚偏氟—三氟乙烯Poly (vinylidene fluoride-trifluoroethylene) [P(VDF-TrFE)]异质结,采用X射线衍射仪(XRD)、原子力显微镜(AFM)、振动样品磁强计(VSM)和铁电测试仪(Precision LCUnit)等技术研究了制备工艺参数和不同底电极对P(VDF-TrFE)异质结微结构和性能的影响。 (1)构造Al/P(VDF-TrFE)/Al/Si异质结,系统研究了工艺参数对该异质结微结构和铁电性的影响。研究结果表明:P(VDF-TrFE)电容器的剩余极化强度(Pr)随着A1底电极厚度的增加而增大,当Al电极厚度为200 nm时Pr为28 mC/m2;铁电性随着退火温度(125℃、130℃、135℃、140℃)的增加显现先增后减的趋势,当退火温度达到135℃时,剩余极化强度达到最大为37.1 mC/m2;在厚度(200 nm)和退火温度(135℃)都确定的条件下,发现浓度为5%的时候不论是外加电压还是极化强度都是一个比较适合的选择,其剩余极化强度为30.5 mC/m2。对Al/P(VDF-TrFE)/Al/Si铁电电容器的漏电流机制分析表明在电压较低的区域为普尔-弗兰克导电机制(Poole-Frenkel emission),在电压较高的区域为界面肖特基导电机制(Schottky emission)。 (2)采用磁控溅射法在Si(001)衬底上制备了Ni Al底电极,并在此基片上利用上述最佳退火温度制备有机铁电P(VDF-TrFE)薄膜,研究结果表明在Ni Al底电极上是完全可以制备出具有铁电性能的P(VDF-TrFE)薄膜。另外,实验发现随着Ni Al薄膜厚度的增加,P(VDF-TrFE)薄膜的铁电性增加。当Ni Al薄膜的厚度为36 nm时,铁电电容器的剩余极化强度和矫顽电压分别为14.76 mC/m2。和40 V,漏电流密度为2.09×10-5A/cm2,漏电流的导电机制分析表明在低压区域范围内,Al/P(VDF-TrFE)/Ni-Al/Si电容器的导电机理为欧姆导电机理,在高压区域范围内,表现为界面肖特基导电机理。 (3)利用直流磁控溅射法在Si(001)衬底上制备了具有磁性的FePt薄膜,并在其上生长有机铁电P(VDF-TrFE)薄膜,构架多铁复合薄膜。实验发现:P(VDF-TrFE)薄膜可以生长在FePt薄膜上,并且剩余极化强度达到16.8 mC/m2,漏电流密度仅达到1.98×10-3 A/cm2。另外,研究发现随着退火温度的增加,性能显现先增后减的趋势,当温度为135℃时,P(VDF-TrFE)的剩余极化强度为14.2 mC/m2,漏电流密度达到10-4量级,性能达到最佳。
【学位授予单位】:河北大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2010
【分类号】:O484.1

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【参考文献】
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