近年來,隨著化石燃料等不可再生資源的不斷消耗,能源危機日漸突出,其中電介質材料因其快速的充放電過程和較高的功率密度等優(yōu)點獲得研究人員的廣泛研究。常見的電介質材料主要有:鐵電材料、反鐵電材料、弛豫鐵電體和線性電介質材料四種。鐵電材料憑借其自身優(yōu)勢獲得大量研究,其中鈦酸鉍鈉(Bi_0.5Na_0.5Ti O₃,BNT)基鐵電薄膜材料研究較多。主要原因是BNT室溫下良好的鐵電性能,剩余極化強度高(76μC/cm²)、較高的居里溫度(320°C)等。但BNT在高溫退火過程中A位的鉍、鈉元素極易揮發(fā),導致薄膜漏電流大,影響薄膜微觀結構和儲能密度。本文研究A位非化學計量比的變化對BNT基鐵電薄膜中的微觀結構和電學性能的影響機制。采用化學溶液沉積法(CSD),在Pt/Ti/Si O₂/Si基底上,分別制備Bi₍0.5(1+x))Na₍0.5(1+y))T(x,y=0,±5%,+10%)和BNT₍(1-x))Mn_x

【文章頁數(shù)】：64 頁

【學位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
abstract
第1章 緒論
    1.1 鐵電材料概述
    1.2 電介質材料發(fā)展及應用
        1.2.1 電介質材料儲能原理
        1.2.2 常見電介質材料分類
    1.3 鐵電薄膜的制備方法
        1.3.1 金屬化學氣相沉積(MOCVD)
        1.3.2 化學溶液沉積法(CSD)
        1.3.3 磁控濺射
        1.3.4 脈沖激光沉積(PLD)
        1.3.5 分子束外延(MBE)
    1.4 鈦酸鉍鈉基鐵電材料概述
        1.4.1 鈦酸鉍鈉
        1.4.2 鈦酸鉍鈉基鐵電薄膜研究現(xiàn)狀
        1.4.3 揮發(fā)元素種類的探究
    1.5 本題的選題依據(jù)以及主要研究內容
第2章 BNT鐵電薄膜的制備與表征
    2.1 實驗材料及設備
        2.1.1 實驗材料
        2.1.2 實驗設備
    2.2 薄膜制備及實驗環(huán)境
        2.2.1 前驅體的制備
        2.2.2 基底的選擇與清洗
        2.2.3 薄膜制備過程
        2.2.4 頂電極制備
    2.3 薄膜的微觀結構表征
        2.3.1 X-射線衍射儀
        2.3.2 場發(fā)射掃描電子顯微鏡
        2.3.3 原子力顯微鏡
    2.4 薄膜電學性能測試
        2.4.1 鐵電性能
        2.4.2 半導體性能測試
第3章 Bi₍0.5(1+x))Na₍0.5(1+y))(x,y=0,±5%,+10%)薄膜的制備與性能研究
    3.1 引言
    3.2 Bi₍0.5(1+x))Na₍0.5(1+y))(x,y=0,±5%,+10%)薄膜的制備
    3.3 Bi₍0.5(1+x))Na₍0.5(1+y))(x,y=0,±5%,+10%)薄膜的微觀性能
        3.3.1 XRD衍射圖
        3.3.2 FESEM形貌
    3.4 Bi₍0.5(1+x))Na₍0.5(1+y))(x,y=0,±5%,+10%)薄膜的電學性能
        3.4.1 鐵電性能
        3.4.2 漏電性能
    3.5 Bi₍0.5(1+x))Na₍0.5(1+y))(x,y=0,±5%,+10%)薄膜的儲能性能
        3.5.1 Bi₍0.5(1+x))Na₍0.5(1+y))(x,y=0,±5%,+10%)薄膜的Pr、Pmax-Pr值
        3.5.2 九種組分BNT薄膜的儲能計算值
    3.6 薄膜材料與陶瓷材料的儲能密度對比
    3.7 小結
第4章 BNT₍(1-x))Mn_x(x=0,0.01,0.02,0.03)薄膜的制備與儲能性能研究
    4.1 引言
    4.2 BNT₍(1-x))Mn_x(x=0,0.01,0.02,0.03)薄膜的制備
    4.3 BNT₍(1-x))Mn_x(x=0,0.01,0.02,0.03)薄膜的微觀結構
        4.3.1 BNT₍(1-x))Mn_x(x=0,0.01,0.02,0.03)薄膜的XRD衍射圖
        4.3.2 BNT₍(1-x))Mn_x(x=0,0.01,0.02,0.03)薄膜的FESEM圖
        4.3.3 BNT₍(1-x))Mn_x(x=0,0.01,0.02,0.03)薄膜的AFM圖
    4.4 BNT₍(1-x))Mn_x(x=0,0.01,0.02,0.03)薄膜的電學性能
        4.4.1 鐵電性能
        4.4.2 介電性能
        4.4.3 漏電性能
    4.5 威布爾分布
    4.6 BNT₍(1-x))Mn_x(x=0,0.01,0.02,0.03)薄膜的儲能密度
    4.7 BNTM_0.02xZr_0.15y(x,y=0,1)薄膜的鐵電性能
    4.8 小結
第5章 總結與展望
    5.1 總結
    5.2 展望
參考文獻
致謝
附錄A:個人簡歷
攻讀碩士學位期間發(fā)表的論文



本文編號：3778042