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感光性PZT铁电薄膜制备及光敏性机理研究

余中  
【摘要】: PZT系铁电薄膜在微电子和光电子技术中有着十分重要的应用,在该领域的应用与开发主要取决于铁电薄膜的质量和薄膜微图形化技术的提高,因而在此方向的研究有着十分重要的意义。 本文详细总结了PZT感光性铁电薄膜的制备方法及其微图形处理技术,研究了溶胶-凝胶法制备PZT感光性铁电薄膜的工艺过程,通过溶胶凝胶工艺的化学改性,对光敏性薄膜进行了微图形加工,并对相应的溶胶-凝胶反应机理及光敏性机理进行了研究,所得结论如下: 1.以硝酸氧锆、钛酸丁酯、醋酸铅为原料,甲醇为溶剂,用改进的溶胶-凝胶技术,通过正交试验优化工艺条件制备了具有钙钛矿四方相结构的PZT感光性铁电薄膜。最佳工艺条件为:Ti(OC_4H_9)_4:ZrO(NO_3)_2:Pb(Ac)_2:Hacac:CH_3OH=0.5:0.5:1.2:3:40(mol ratio),pH=5,反应温度75℃。 2.光敏薄膜经掩体紫外光照射,洗滤后热处理,成功得到了PZT薄膜的微细图形,图形最小线宽为5μm。 3.通过XRD、TEM对PZT感光性铁电薄膜进行了表征,结果表明:薄膜形成了钙钛矿四方相,其晶格常数为:a=0.404nm,c=0.406nm。晶粒大小约为23nm。 4.借助红外、紫外光谱技术对所得金属配合物以及凝胶进行了研究,对相应的特征峰进行了归属。探讨了PZT薄膜溶胶-凝胶的形成及光敏性机理,认为所制薄膜的光敏性能主要是由于电荷转移及金属配体键的激发而发生的内在氧化还原过程。


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