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铌酸钾钠(KNN)压电陶瓷材料具有高居里温度,优良的压电、铁电性,以及良好的生物相容性,是替代铅基压电材料的最佳选择,可应用于传感器、驱动器、换能器等多个领域。目前,针对高性能KNN压电陶瓷薄膜的制备研究成为压电材料领域的一个重点。本文采用溶胶凝胶法制备KNN粉体及薄膜,主要研究工作和结果如下:(1)以廉价的Nb2O5为铌源,替代昂贵的醇铌,以柠檬酸(CA)为螯合剂、乙二醇(EG)为酯化剂,制备KNN溶胶。研究发现,当溶胶的pH值在5~8时,溶胶呈澄清透明状态。同时获得配制溶胶的最佳配比,即金属离子(Mn+):CA=3:1,CA:EG=2:1。采用溶胶-煅烧法制备出KNN粉体,实验表明:随着碱过量的增加,KNN粉体从单斜变为立方相。当碱过量为20%时,粉体拥有最好的结晶性。(2)利用上述溶胶进行旋涂,在Si基板上制备KNN薄膜。研究发现,随着退火温度的增加,薄膜的结晶性变好,晶粒尺寸变大。当退火温度为700℃时,薄膜呈结晶性最佳的单相KNN。随着涂覆层数的增多,薄膜晶粒尺寸增大,结晶性变好,薄膜表面越发致密,薄膜厚度呈略微的增长。(3)采用PVA辅助溶胶凝胶法在Pt/Ti/SiO2/Si基板上制备KNN薄膜。低浓度PVA的加入,使得薄膜具有良好的致密度,表面更为平整,提高了薄膜的表面质量。采用EDTA辅助溶胶凝胶法制备出了钙钛矿结构的单相KNN薄膜。EDTA的加入,有效地降低了KNN钙钛矿结构的结晶温度,抑制了焦烧绿石相的生成,提高了薄膜的结晶性。同时,EDTA的加入,也有效地降低了薄膜的漏电流,改善了薄膜的铁电性。