钙钛矿复合铁电薄膜的制备研究

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以(1-x)Pb(Mg1/3Nb2/3)O3-x Pb Ti O3(PMNT)为代表的钙钛矿铁电固溶体在准同型相界(MPB)组分附近具有优良的压电及机电耦合响应性能,在传感器、换能器等方面具有重要的应用前景。但是,这一类体系存在着居里温度、相变温度较低的问题(如MPB组分PMNT居里点~150 o C,三方至四方相变温度小于100 o C),限制了其在微电子机械系统(MEMS)和热释电探测器等领域的应用,提升居里温度、拓宽温度使用范围已成为该材料应用的关键。本论文提出将PMNT与二元氧化物进行复合,通过制备铁电复合薄膜,调控其微观晶格应变来拓宽其温度范围,从而促进其实际应用。通过筛选确立了Mg O作为复合组元,利用传统的固相反应法制备了具有纯的相结构及高致密度的PMNT与Mg O(摩尔比为1:1)的复合靶材。在此基础上,利用脉冲激光沉积法在<001>、<110>、<111>取向的Sr Ti O3单晶衬底上制备Sr Ru O3底电极外延薄膜,并进一步基于Sr Ru O3/Sr Ti O3制备了PMNT-Mg O复合薄膜,系统地研究了制备工艺参数对复合薄膜的相结构、表面形貌及电学性能的影响,结果表明,复合薄膜中PMNT与Mg O两相分离,并且没有产生新相,与Sr Ti O3衬底具有相同的面外取向,并且具有优良的铁电性能和良好的温度稳定性。
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