PZT溶膠凝膠實(shí)驗(yàn)

PZT溶膠凝膠實(shí)驗(yàn)第1頁/共26頁壓電效應(yīng)壓電效應(yīng)是電介質(zhì)材料中一種機(jī)械能與電能互換的現(xiàn)象。壓電效應(yīng)有兩種，正壓電效應(yīng)及逆壓電效應(yīng)。第2頁/共26頁正壓電效應(yīng)當(dāng)對(duì)壓電材料施以物理壓力時(shí)，材料體內(nèi)之電偶極矩會(huì)因壓縮而變短，此時(shí)壓電材料為抵抗這變化會(huì)在材料相對(duì)的表面上產(chǎn)生等量正負(fù)電荷，以保持原狀。正壓電效應(yīng)實(shí)質(zhì)上是機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能的過程。

P=dσ其中，P為晶體的電極強(qiáng)度，單位是C/m2，d為壓電常數(shù)，單位是C/N，σ為應(yīng)力，單位是N/m2。第3頁/共26頁壓電陶瓷壓電陶瓷是一種無機(jī)非金屬材料壓電陶瓷主要用于制造超聲換能器、水聲換能器、電聲換能器、陶瓷濾波器、陶瓷變壓器、陶瓷鑒頻器、高壓發(fā)生器、紅外探測(cè)器、聲表面波器件、電光器件、引燃引爆裝置和壓電陀螺等。第4頁/共26頁P(yáng)ZT PZT是一中性能優(yōu)異的鐵電材料,具有良好的介電、鐵電、壓電、熱釋電等效應(yīng)。PZT早已應(yīng)用于非揮發(fā)性動(dòng)態(tài)隨機(jī)存儲(chǔ)器的制作。PZT現(xiàn)今被廣泛應(yīng)用于微型傳感器與微型驅(qū)動(dòng)器，如：微鏡、微壓電懸臂梁、微馬達(dá)、微加速度計(jì)等的制作第5頁/共26頁實(shí)驗(yàn)制備實(shí)驗(yàn)制備第6頁/共26頁工藝路線流程圖第7頁/共26頁實(shí)驗(yàn)儀器及原料醋酸鉛（Pb(OCOCH3)2·3H2O）硝酸氧鋯（ZrO(NO3)2·2H2O）鈦酸丁酯（Ti(OC4H9)4）乙酸（CH3COOH）硅片若干燒杯、試管、移液槍、電子天平、磁力攪拌器、旋涂機(jī)、機(jī)械泵。第8頁/共26頁移液槍磁力攪拌器旋涂機(jī)第9頁/共26頁目標(biāo)產(chǎn)物PbZr0.52Ti0.48O3原料配比醋酸鉛：8.785g（比計(jì)算值高20%）硝酸氧鋯溶液：3.5ml鈦酸四丁酯溶液：4.6ml第10頁/共26頁實(shí)驗(yàn)步驟將醋酸鉛加入乙酸中在110℃環(huán)境下充分溶解將鈦酸丁酯及硝酸氧鋯加入已溶解的溶液中充分?jǐn)嚢鑼ZT溶膠凝膠滴加至硅片表面利用旋涂機(jī)將溶膠凝膠旋涂在硅片表面形成薄膜進(jìn)行退火，對(duì)薄膜進(jìn)行脫氧處理第11頁/共26頁成品第12頁/共26頁樣品觀測(cè)第13頁/共26頁觀測(cè)器材AFM(原子力顯微鏡)第14頁/共26頁觀測(cè)原理AFM的關(guān)鍵組成部分是一個(gè)頭上帶有一個(gè)用來掃描樣品表面的尖細(xì)探針的微觀懸臂。測(cè)量時(shí)，針尖與樣品表面輕微接觸。由于針尖尖端原子與樣品表面原子間存在排斥力，通過在掃描時(shí)控制這種力的恒定，帶有針尖的懸臂將對(duì)應(yīng)于針尖與樣品表面原子間作用力的等位面而在垂直于樣品的表面方向起伏運(yùn)動(dòng)。第15頁/共26頁觀測(cè)模式：接觸模式：AFM在整個(gè)掃描成像過程之中，探針針尖始終與樣品表面保持緊密的接觸。相互作用力是排斥力。非接觸模式：懸臂上的探針并不接觸樣品表面，而是以比其共振頻率略高的頻率振動(dòng)，振幅通常小于幾納米。敲擊模式：懸臂通過類似于非接觸下的裝載在探針上的微小的壓電元件做來上下振動(dòng)，頻率在其共振頻率附近，然而振幅則遠(yuǎn)大于10納米，大概在100~200納米間。第16頁/共26頁觀測(cè)結(jié)果第17頁/共26頁第18頁/共26頁第19頁/共26頁第20頁/共26頁進(jìn)階實(shí)驗(yàn)第21頁/共26頁第22頁/共26頁第23頁/共26頁還待進(jìn)一步測(cè)量的：XRD測(cè)量PZT的鐵電性質(zhì)STM測(cè)量電滯回轉(zhuǎn)與極化