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反铁电材料的应用研究

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中北大学
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硅基反铁电厚膜材料集成制造及其性能测试

反铁电体由于其特殊的极化方式,因而具有独特的电场诱导相变,反铁电材料在反铁电-铁电相变过程中总是伴随着显著的极化强度、体积及电流的变化,因而有望在高能存储、微位移控制以及可调热释电红外探测等领域中得到应用。本论文对PbZrO3基反铁电薄膜的制备及性能进行了系统的研究,旨在为这类材料在实际中的应用提供实验基础与理论指导。采用溶胶-凝胶工艺制备了Pb_(0.97)La_(0.02)(Zr_(0.95)Ti_(0.05))O_3反铁电厚膜材料,研究了不同前驱体溶剂(乙酸和乙二醇乙醚)对反铁电厚膜介电性能的影响。结果表明:由乙二醇乙醚作为前驱体溶剂制备的反铁电厚膜材料在室温下其反铁电态稳定,AFE-FE相的相变电场强度为184.05×10~3V/cm,FE-AFE相的相变电场强度为68.24×10~3V/cm,饱和极化强度为88.8μC/cm~2。采用溶胶-凝胶工艺在Pt(111)/TiO2/SiO2/Si基底上成功制备了不同浓度的Pb...  (本文共65页) 本文目录 | 阅读全文>>

中北大学
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外场调控反铁电材料相变脉冲电流效应及检测方法研究

新型功能材料因为同时具备感知和响应特性,且易于微型化、集成化和智能化,已成为现今功能器件与系统应用开发的研究热点。反铁电/铁电功能材料由于其特殊的晶体结构,在电场、温度场及压力场等外场诱导作用下具有奇异相变效应,可以发生反铁电-铁电和铁电-反铁电之间的相互转变,并伴随着显著的介电常数、极化强度和电流的变化。因此,充分利用此类功能材料对外场环境灵敏、高效的感知和响应能力,研究开发新型智能传感器件系统,有望应用于热释电探测器、微位移执行器、引信解保机构等诸多领域。本论文对在外场(温度和电场)调控作用下的反铁电-铁电和铁电-反铁电相变电流效应及相变电流的检测方法进行了系统研究,旨在为相变电流效应在实际中的应用提供实验基础与理论指导。采用溶胶-凝胶技术,在Pt(111)/Ti/SiO_2/Si衬底上成功制备了位于反铁电/铁电准同型相界附近的不同厚度和不同退火工艺下的高(100)择优取向(Pb,La)(Zr,Ti)O_3反铁电厚膜,研究了...  (本文共80页) 本文目录 | 阅读全文>>

北京科技大学
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锆钛酸铅镧反铁电厚膜的制备及储能行为研究

锆钛酸铅镧(简称PLZT)是一类典型的钙钛矿结构(AB03)反铁电材料,具有特殊的晶体结构,在电场、温度场及压力场等外场诱导作用下发生相变效应,在相变过程中,伴随着显著的介电常数、极化强度和电流的变化,同时能量得到存储和释放。同时,其本身的钙钛矿结构使其具有良好的结构可调性,有望在高储能密度电容器中得到应用。因此本论文主要对PLZT厚膜的制备及其储能行为进行了研究,旨在为这类材料在实际中的应用提供实验基础与理论指导。本文采用溶胶-凝胶法在LaNi03/Si(100)基底上成功制备了 PLZT反铁电厚膜材料。采用X射线衍射仪(XRD),扫描电子显微镜(SEM)对制得的样品进行相结构和微观显微结构分析;采用精密LCR数字电桥和铁电综合测试仪对反铁电厚膜的介电性能与反铁电性能(P-E)等宏观电性能进行测量,按照韦伯分布计算样品的击穿场强(BDS),同时根据P-E测试图得到反铁电厚膜的储能密度及储能效率。同时,采用“两步热处理和一步结晶...  (本文共134页) 本文目录 | 阅读全文>>

清华大学
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MPB附近组分PLZST反铁电单晶的场致诱导相变研究

准同型相界(Morphotropic Phase Boundary,简称MPB)附近组分(Pb,La)(Zr,Sn,Ti)O_3(简称PLZST)反铁电单晶具有反铁电相与铁电相共存的典型特征。由于两相的自由能相近,具有该组分的PLZST反铁电单晶在电场、温场和应力等外界作用下可以发生结构相变,表现出优异的介电、应变和热释电性能,在高灵敏度红外探测器,大位移驱动器和爆电换能器等领域具有重要的应用前景。采用改进的复合助熔剂法,成功生长出C_1组分尺寸为5×5×5mm~3的高质量PLZST反铁电单晶。[001]_c未极化样品中的反铁电相,在首次施加电场强度达到反铁电-诱导铁电相相变临界场(E_(A-F))以上时,可以诱导转变为三方铁电相结构,并伴有高达0.56%的纵向应变。结构分析发现:MPB附近组分反铁电单晶中的四方反铁电畴与三方铁电畴可以以相互独立和互相嵌入的方式共存,并在外电场作用下发生结构转化。以此为依据,建立了MPB附近组分...  (本文共108页) 本文目录 | 阅读全文>>

北方工业大学
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基于反铁电薄膜的双稳态MEMS面内驱动器集成技术研究

在电场作用下,反铁电薄膜内部晶格发生相变,导致薄膜的体积变化,从而产生较大的非线性双稳态形变,并且相变时间很短。基于反铁电薄膜相变的响应速度快和非线性双稳态应变特性,结合微机电系统(MEMS)加工工艺,可实现反铁电薄膜与硅微器件的技术集成制造,将在大位移、快速响应和双稳态MEMS开关和数字位移型双稳态MEMS驱动器等领域具有应用前景。本论文运用溶胶.凝胶法(Sol-Gel)完成了(Pb0.97La0.02)(Zr0.9Sn0.05Ti0.05)O3 (PLZST)反铁电薄膜的制备,对其微结构进行了表征,并研究了它的相变行为和性能,然后结合MEMS技术设计并完成了反铁电式双稳态MEMS面内驱动器的集成制作,研究分析了该驱动器的运动性能。首先采用磁控溅射法在Si基底上制备了LaNiO3 (LNO)薄膜下电极,电学测试结果表明,LNO薄膜电阻率约为2mΩ·cm,电学性能良好,适合作为电极材料。然后利用溶胶-凝胶法在LNO/Si基底上制...  (本文共63页) 本文目录 | 阅读全文>>