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《华南理工大学》 2011年
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聚合物前驱体法制备SrBi_2Ta_2O_9铁电陶瓷和薄膜及其性能研究

洪序达  
【摘要】:铁电材料在存取存储器上的应用是其最重要的应用。PZT因剩余极化大,电滞回线矩形度好而成为研究最多的应用于铁电存储器的材料。PZT易造成铅污染,研究可取代PZT的无铅铁电材料意义重大。近年来,SBT因抗疲劳特性好,漏电流小,无铅污染而逐渐成为铁电存储器的首选材料。溶胶-凝胶法(Sol-Gel)具有工艺简单,成分配比精确可控等优点,成为制备SBT材料的主要方法。然而,Sol-Gel多数采用价格昂贵,极易水解的金属醇盐,其应用受到限制。寻找能够代替金属醇盐,价格便宜,性质稳定的金属化合物,改进SBT材料的Sol-Gel工艺具有重要的应用价值。 本论文首先研究了稳定的水溶性钽前驱液的制备。结果表明,当草酸和钽离子摩尔比为4:1时,可制得稳定的草酸钽;而以H_2O_2做催化剂,当柠檬酸、H_2O_2和钽离子摩尔比为4:10:1时,可制得稳定的柠檬酸钽。然后分别以氟钽酸、草酸钽、柠檬酸钽做钽源,研究SBT溶胶的制备工艺。结果表明,以柠檬酸钽做钽源,当柠檬酸、乙二醇和总金属离子摩尔比为2:3:1,并且PH值为7时,可合成澄清稳定的SBT溶胶。论文通过FT-IR、TG和XRD分析,确定了排除凝胶中有机物的升温曲线以及获得铋系层状钙钛矿结构SBT的退火温度。研究了不同烧成温度制得的SBT陶瓷的介电、铁电性能,并对SBT陶瓷进行了Ca掺杂改性研究。结果表明,SBT晶粒随烧成温度升高沿c轴择优取向趋势增强,不同烧成温度下陶瓷的介电常数和损耗均随频率增加而减小,1000℃时陶瓷介电常数最大,并且损耗较小。同时,1000℃时陶瓷有较大的剩余极化值和较小的矫顽场。不同掺杂量掺杂后SBT陶瓷的介电常数、损耗和剩余极化值均显著降低,并且介电常数的频率稳定性得到改善。 最后,通过XRD、SEM分析,研究溶胶浓度、工艺方法以及成膜次数对SBT薄膜的影响,确定最佳工艺条件。结果表明,溶胶浓度为0.21mol/L左右时,采用逐层晶化退火,得到的SBT薄膜表面平整,无裂纹和气孔,晶粒生长良好,并且随涂覆次数的增加薄膜晶粒沿a轴择优取向趋势增强。
【学位授予单位】:华南理工大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2011
【分类号】:TB383.2;TQ174.1

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【参考文献】
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