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以Pb(Zr,Ti)O3为代表的铅基压电材料综合性能优异,是应用最为广泛的压电陶瓷材料。由于铅的毒性,研发环境友好的无铅压电材料取代铅基压电材料一直被研究者所高度重视。压电薄膜材料在MEMS等领域有重要应用,开发具有优异压电性能的无铅压电薄膜材料具有重要意义。目前,无铅压电材料的性能均较低,限制了其广泛应用。最近的研究表明,如果在BiFeO3引入相变,可以造成大的压电效应。为此,本文设计了(K0.4Na0.6)NbO3/BiFeO3/(K0.4Na0.6)NbO3复合薄膜，以期利用薄膜应力诱发薄膜相变,进而获得优异的压电性能。 首先,利用溶胶凝胶工艺在Pt/Ti/SiO2/Si衬底上制备了不同结构的复合薄膜。利用扫描电镜研究了薄膜的微观组织,利用X射线衍射研究了薄膜的物相组成,探讨了复合薄膜的电性能及其复合薄膜结构的关系。 X射线衍射物相分析结果表明,利用溶胶—凝胶方法可以获得具有单一钙钛矿结构的BiFeO3和(K0.4Na0.6)NbO3薄膜。预烧温度和晶化退火温度对薄膜的结晶程度和取向度有重要的影响。合适的预烧温度可以获得取向优良的致密薄膜。适当选择底层(K0.4Na0.6)NbO3薄膜的预烧和晶化退火工艺对控制薄膜的晶化程度和择优取向度尤为重要。 扫描电镜观察表明,预烧温度和晶化退火温度对纯相的KNN薄膜和BFO薄膜表面形貌和断面结构有着较大的影响。合适的预烧温度和晶化退火工艺对薄膜的致密度和薄膜的柱状生长模式尤为重要。对复合薄膜的扫描电镜照片观察到,复合薄膜的表面形貌具有典型的复合薄膜特征,表面布满了优先结晶的KNN薄膜,这很有可能是层数过多导致了薄膜内应力过大造成的。随着复合薄膜中间层的层数增加和夹心层的层数增加,复合薄膜的亮色颗粒随着长大,这说明在大的应力下,薄膜中优先结晶部分越来越多,这也和文献中典型的复合薄膜形貌类似。从断面上看,经过优化处理的复合薄膜,都有柱状生长形貌。 从纯相的BiFeO3薄膜电性能上看,不同晶化处理温度的BFO薄膜具有较低的介电常数、典型的电滞回线。而纯相的KNN材料在不同预烧温度和晶化退火处理工艺对薄膜的电性能有着很大的影响。并最终同表面形貌一起确定了最终的复合薄膜制备工艺。复合薄膜的电性能随着复合薄膜的厚度变化有了一定程度的变化,整体没有表现出KNN薄膜的高介电常数。