FTO基底钛酸钡薄膜的制备及性能研究开题报告

 2020-02-10 11:02

1. 研究目的与意义(文献综述)

人类社会的发展过程就是其所用材料和工具不断进步的过程。21世纪,人类进入信息社会,材料作为世界公认的新技术革命的三大支柱产业之一,在工业生产和人类生活中扮演着越来越重要的角色。由于材料学本身研究范围极广,近些年来被分成许多相互联系又差别很大的分支,铁电压电功能材料是其中独立而重要的分支。近半个世纪以来,随着科学技术的发展,铁电压电材料技术取得了突飞猛进的发展,无论是理论研究还是实际应用都取得了丰硕的成果,已经成为材料科学的重要研究方向。

压电材料作为信息化的进程中不可或缺的功能材料,主要功能是实现电能和机械能两种能量之间的相互转换。压电材料可以将机械能转换为电能,致使其在换能器、驱动器、传感器等领域具有广阔的发展前景。在新型陶瓷中,铁电压电陶瓷是一类重要的电子陶瓷材料,被称为电子工业的支柱。而铁电压电陶瓷中最常见的一种钛酸钡及钛酸钡基材料的研究历史已经超过半个世纪,自1942年发现abo3型钙钛矿结构batio3陶瓷的铁电性以来,batio3陶瓷与薄膜就以其优良的铁电、压电性能,高的介电常数,低介电损耗以及耐高压性能,在军事、原子能、航空航天、金属、石油化工、日常家电等各关系国计民生的领域有着广泛的应用[1]

目前,由于含铅的锆钛酸铅(pzt)基压电陶瓷和弛豫铁电电致伸缩体铌镁酸铅(pmn)具有优良的压电和电致伸缩性能,占据了大部分压电陶瓷市场。铅属于重金属,其性能十分稳定,极难降解。人体一旦将铅化合物吸入肺中,通过溶解作用进入血液中,最终沉积并附着在骨骼组织上。当体内铅的积累量达到一定值就会引起铅中毒现象,最终严重破坏神经系统和消化系统等。对环境同样会造成不可逆的破坏[2]。目前各国己经逐渐立法禁止含铅压电陶瓷的应用,因此寻找替代品是一项迫切的任务,其中钛酸钡陶瓷是较为引人注目的一类[3]

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2. 研究的基本内容与方案

  1. 研究的基本内容

本次实验通过溶胶-凝胶法制备钛酸钡(batio3)薄膜,通过改变薄膜厚度、退火时间、退火温度以探索出最优的制备条件。研究不同的退火温度、退火时间、薄膜厚度对钛酸钡薄膜的相结构、形貌以及电性能的影响。

  1. 目标

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    3. 研究计划与安排

    1-3周:查阅相关文献资料,完成英文翻译。明确研究内容,了解研究所需原料、仪器和设备。确定技术方案,并完成开题报告。

    4-5周:按照设计方案,制备钛酸钡薄膜材料。

    6-10周:采用xrd、介电性能、sem等测试表征方法技术对材料的物相、显微结构、介电性能等进行测试。对不同薄膜厚度,退火时间,退火温度下薄膜的介电常数、介电损失、晶粒大小、漏电流大小等进行研究 ,探索其性能。

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    4. 参考文献(12篇以上)

    [1] 杨仁波. 钛酸钡基陶瓷与薄膜的制备-微结构和性能研究 [d] . 天津:天津师范大学,2012.

    [2] 邱婷婷. 硅基钛酸钡纳米铁电薄膜的脉冲电子束沉积制备与表征 [d] . 南京:南京航空航天大学,2017.

    [3] 荀威. 掺杂钛酸钡薄膜的电子结构及光学性质 [d] . 苏州:苏州科技大学,2018.

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