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PZT膜的应力效应和CCTO替代效应研究

胡志祥  
【摘要】:铁电材料在铁电存储器、红外探测器、声表面波和集成光电器件等固态器件方面有着非常重要的应用,极大地推动了铁电物理学及铁电材料的研究和发展。目前应用最好的是具有ABO3钙钛矿结构的Pb(Zr,Ti)O_3(PZT)系列。在居里温度附近,PZT薄膜具有极高的介电常数(可达10~3-10~4),但是PZT薄膜的铁电、介电性质会受到它生长的衬底的影响。本文的第一部分用修正的朗道热力学理论研究在MgO衬底上生长的Pb(Zr_(0.7),Ti_(0.3))O_3薄膜的铁电和介电性质。注意到薄膜制备过程中产生的热应力随位置变化并由弹性力学决定其形式,发现PZT膜中两相共存,从而影响其铁电、介电性质。 CCTO(CaCu_3Ti_4O_(12))陶瓷样品具有高达104的相对介电常数,并且在100K-600K之间相对介电常数值基本不随温度变化。在100K附近,其介电常数有2-3个量级的降低,却没有发现任何结构相变的发生。但是对于其高介电的起因仍存在争议。本文研究A位替代对CCTO类材料介电常数的影响。利用传统固相反应法在950℃预烧结、不同的烧结温度制备了BaCu_3Ti_4O_(12)(BCTO)陶瓷样品,测量了各样品在不同频率下的介电常数和介电损耗随温度的变化关系,发现BCTO的介电常数比CaCu_3Ti_4O_(12)的介电常数小。容差因子计算发现BCTO的晶体结构容易畸变,XRD图分析表明样品中除了含有BCTO晶相外,还含有Cu_3TiO_5和Cu_3TiO_4等杂质,从而大大降低了BCTO的介电常数。


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