论文部分内容阅读
压电材料具有可以将机械信号、电信号或热信号进行互相转换的特征而在通信、导航、精密测量、机械、信息储存等众多领域得到广泛的应用。但随着微电子技术的发展和高度集成化趋势对材料的要求，人们需要有能起到大块压电材料性能的压电薄膜材料，利用现代的复合技术将具有不同功能的微尺度材料（或薄膜）复合在一块集成板上，构成具有各种优异性能的复杂材料体系。因此，压电薄膜材料的制备和性能研究是目前国际上引起高度关注的研究课题。但这种薄膜在制备过程中会经历了一个从高温到低温的过程，薄膜材料和衬底材料间的机械失配和热失配等，使薄膜和衬底中必然存在一定的残余应力。薄膜中残余应力的存在有可能引起薄膜的脱落，使构件失效。因此压电薄膜中残余应力的研究是关于压电薄膜材料制备和性能研究的重要内容。 本文首先在引言部分对压电薄膜材料的应用前景、制备方法和目前的研究现状进行了评述，基于此，提出了本文的选题依据，即研究压电薄膜材料中的残余应力是基于“压电薄膜的重要应用背景和残余应力对压电薄膜性能的可能影响”。 我们选择锆钛酸铅Pb(Zr1-xTix)O3（PZT）薄膜作为我们的研究对象。首先我们制备出了这种薄膜，从制备大块的锆钛酸铅Pb(Zr1-xTix)O3（PZT）压电陶瓷靶材入手，借助于X射线衍射仪得到了制备出性能比较好的靶材的工艺条件，也详细地介绍了用脉冲激光沉积法（PLD）和金属有机源分解法（MOD）制备PZT薄膜的实验方法，基底材料的选择和电极的制作等有关技术问题。其次我们借助于X射线衍射仪和扫描电镜对制备的PZT薄膜的微观结构进行了细致的分析，而且对各种工艺参数对PZT薄膜结构的影响进行了讨论，不仅如此，我们还对PZT薄膜的铁电性能进行了测量和它与制备工艺的关系进行了分析和讨论。 本文的重点是PZT薄膜的残余应力的测量和它与这种薄膜的性能之间的关系的研究。我们不仅比较好地将X射线衍射的方法用 于 PZT压电薄膜中残余应力的测量，而且还由 GLFW和 ZCF模型 发展了测量薄膜中残余应力的压痕法。我们用这两种方法测量了由 PLD法和 MOD法制备的 PZT薄膜中的残余应力，提出了一个残余、应力形成机制的简单模型，对残余应力与PZT压电薄膜铁电胜能的 关系进行了分析和讨论，得到了一些有意义的结果，即残余应力对 二一 压申薄膜性能有重要的影响。