PZT溶膠凝膠實驗

PZT溶膠凝膠實驗第1頁/共26頁壓電效應壓電效應是電介質(zhì)材料中一種機械能與電能互換的現(xiàn)象。壓電效應有兩種，正壓電效應及逆壓電效應。第2頁/共26頁正壓電效應當對壓電材料施以物理壓力時，材料體內(nèi)之電偶極矩會因壓縮而變短，此時壓電材料為抵抗這變化會在材料相對的表面上產(chǎn)生等量正負電荷，以保持原狀。正壓電效應實質(zhì)上是機械能轉(zhuǎn)化為電能的過程。

P=dσ其中，P為晶體的電極強度，單位是C/m2，d為壓電常數(shù)，單位是C/N，σ為應力，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PZT 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。PZT早已應用于非揮發(fā)性動態(tài)隨機存儲器的制作。PZT現(xiàn)今被廣泛應用于微型傳感器與微型驅(qū)動器，如：微鏡、微壓電懸臂梁、微馬達、微加速度計等的制作第5頁/共26頁實驗制備實驗制備第6頁/共26頁工藝路線流程圖第7頁/共26頁實驗儀器及原料醋酸鉛（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、機械泵。第8頁/共26頁移液槍磁力攪拌器旋涂機第9頁/共26頁目標產(chǎn)物PbZr0.52Ti0.48O3原料配比醋酸鉛：8.785g（比計算值高20%）硝酸氧鋯溶液：3.5ml鈦酸四丁酯溶液：4.6ml第10頁/共26頁實驗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攪拌將PZT溶膠凝膠滴加至硅片表面利用旋涂機將溶膠凝膠旋涂在硅片表面形成薄膜進行退火，對薄膜進行脫氧處理第11頁/共26頁成品第12頁/共26頁樣品觀測第13頁/共26頁觀測器材AFM(原子力顯微鏡)第14頁/共26頁觀測原理AFM的關(guān)鍵組成部分是一個頭上帶有一個用來掃描樣品表面的尖細探針的微觀懸臂。測量時，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，通過在掃描時控制這種力的恒定，帶有針尖的懸臂將對應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動。第15頁/共26頁觀測模式：接觸模式：AFM在整個掃描成像過程之中，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，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，頻率在其共振頻率附近，然而振幅則遠大于10納米，大概在100~200納米間。第16頁/共26頁觀測結(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頁進階實驗第21頁/共26頁第22頁/共26頁第23頁/共26頁還待進一步測量的：XRD測量PZT的鐵電性質(zhì)STM測量電滯回轉(zhuǎn)與極化