调整Nb溶解度,电性质和通过PbO静态测量在PZT片中的印记

科学领域:

• 材料科学 材料科学 材料科学
• 固态化学 固态化学
• 薄膜技术 薄膜技术

背景情况:

• 硫酸 (PZT) 是压电应用的关键材料.
• 控制石化度和相纯度对于优化PZT属性至关重要.
• (Nb) 兴奋剂正在探索修改PZT特征.

研究的目的:

• 为了研究高度的Nb对PZT薄膜的作用,我们进行了石化测量和相位测量.
• 为了确定最佳的PbO过量水平,以实现相纯矿Nb-doped PZT薄膜.
• 分析Nb兴奋剂和静电控制对介电和压电特性的影响.

主要方法:

• Nb-doped PZT膜的化学溶液沉积,其中Nb (6-13 mol%) 和PbO的过量度不同.
• 用于相位分析的X射线衍射 (XRD).
• 介电和压电性质测量 (允许性,残余压电系数).
• 在热抛光后分析内部偏差场和印记特征.

主要成果:

• 用Nb合的PZT薄膜具有自补偿的固化度,高达8mol%的Nb,超过10mol%的PbO.
• 较高的Nb度需要减少PbO过剩,以保持单相矿结构 (例如,13mol%Nb与6mol%PbO过剩).
• 胺抑制 {100} 定向,降低基里温度,并扩大导电性峰值.
• 多相薄膜 (由于过量的火) 会降低介电 (εr 从1360到940) 和压电 (d33,f 从112到42 pm/V) 性能.
• 优化的PbO水平 (6mol%) 恢复相位纯度,将er提高到1330和d33,f提高到106 pm/V.
• 内部偏差场的大小随着Nb兴奋剂的增加而增加,受 (Pb) 和氧 (O) 空缺的影响.

结论:

• 通过PbO过量进行静电测量控制对于相纯矿Nb-doped PZT薄膜至关重要.
• 与多相对应物相比,经过Nb合的优化PZT薄膜具有更好的介电和压电性能.
• Nb兴奋剂影响充电补偿机制和内部偏差场形成,影响设备性能.