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溶胶凝胶技术制备钛酸锶钡系列铁电薄膜及其性能研究

方瑜  
【摘要】:本论文采用改进的溶胶凝胶工艺,制备了各种组分的钛酸锶钡(Ba1-xSrxTiO3,简写为BST)铁电薄膜以及掺铋的BST 薄膜。利用DTA/TG 分析手段,根据BST 干凝胶的差热和热释重情况,改进并优化了BST 系列薄膜的制备工艺;利用XRD、AFM、SEM、XPS 等现代材料分析测试技术,研究了BST系列薄膜的结晶性能、BST 系列薄膜的表面及断面形貌、BST 系列薄膜表面的化学成分和各元素的化学状态;测试了BST 系列薄膜的介电常数、介电损耗以及电阻率随频率的变化关系,分析了铋的掺入对BST 薄膜的电学性能的影响。通过以上研究工作,本论文得到以下主要研究成果: 1. 采用醋酸钡、硝酸锶和钛酸丁酯为原料,乙二醇为溶剂,冰乙酸和乙酰丙酮为稳定剂,可以配制澄清透明的、在室温下可稳定存放三个月以上的BST 溶胶。 2. 采用硝酸铋作为原料,用冰乙酸为溶剂配制了铋的前驱液,然后与钡、锶、钛的前驱液混合加热搅拌,成功配制了掺铋1mol%、3 mol%、5 mol%的BST:Bi 溶胶。BST:Bi 溶胶澄清透明、在室温下可稳定存放三个月以上。 3. 在制备BST 系列薄膜时,每涂覆三层预处理膜进行一次中间热处理,明显改善了BST 系列薄膜的质量,有效地提高了制备BST 系列薄膜的成功率。 4. 利用XRD 分析测试方法分析了BST 系列薄膜的结晶性能,发现BST系列薄膜在650℃以上退火时,即可形成钙钛矿结构。


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