【摘 要】
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PZT薄膜因其优异的介电、铁电和压电性能,成为制备MEMS传感器和驱动器的重要材料.以金属(特别是贱金属)作为PZT薄膜的基片,不仅降低了生产成本,而且能提高工作频率、具有大应
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PZT薄膜因其优异的介电、铁电和压电性能,成为制备MEMS传感器和驱动器的重要材料.以金属(特别是贱金属)作为PZT薄膜的基片,不仅降低了生产成本,而且能提高工作频率、具有大应变量、快速响应和用于埋入式器件等优点.然而,由于金属基片与PZT薄膜之间热膨胀系数和晶格常数存在差异,并且容易发生界面反应,对复合后PZT薄膜的性能有非常不利的影响.本文采用溶胶—凝胶法和快速热处理工艺,选择Ti、NiCr和Stainless Steel为基片,通过引入过渡层,成功地制备了PZT薄膜—金属复合结构.研究了PZT薄膜的厚度、PT过渡层晶化状态和不同金属基片对PZT/PT/metal电性能的影响.此外,还讨论了LNO过渡层和不同金属基片对PZT/LNO/metal电性能的影响.相比于PZT/PT/metal复合结构,PZT/LNO/metal复合结构的介电和铁电性能具有明显的改善.综合比较得出PZT/LNO/Ti具有较好的介电性能(1KHz时,ε=1000,tanδ=0.06),铁电性能(Es=270KV/cm时,Pr=56μC/cm<'2>,Ec=55KV/cm,)和较低的漏电流(E=50KV/cm时,J=9.4×10<'-8>A/cm).研究了不同铅过量(10﹪,15﹪和20﹪)和厚度效应对PZT/LNO/metal复合结构电性能的影响.薄膜—金属基片界面处聚集的过量铅对薄膜的介电性能有较大的影响.此外,Pb过量所产生的钉扎现象对铁电性能的影响也非常明显.金属基片上PZT薄膜的厚度效应表明,薄膜—金属基片界面层和薄膜应力状态对薄膜的电性能影响较大.并且认为SCLC是控制金属基片上PZT薄膜的漏电流的主要机制.NC基片上PZT薄膜的界面层影响比Ti基片上严重,并且受到较大的热应力,因而呈现不同于Ti基片上薄膜的微结构,综合电性能较差.
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