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不同气氛下制备的PLT铁电薄膜钉扎现象的研究.docx


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标题:不同气氛下制备的PLT铁电薄膜钉扎现象的研究
摘要:
钉扎现象是指在铁电薄膜中出现的一种局部铁电畴倾斜现象,对于PLT铁电薄膜的制备和性能具有重要意义。本研究主要针对不同气氛下制备的PLT铁电薄膜钉扎现象进行研究。通过采用X射线衍射、扫描电子显微镜等表征方法对钉扎现象的成因进行了探究,并对不同气氛下薄膜的钉扎现象进行了比较。结果表明,在不同气氛下制备的PLT铁电薄膜出现不同程度的钉扎现象,在氧气气氛下钉扎现象最为显著。进一步分析发现,钉扎现象与薄膜的晶格畸变和界面应变有关。本研究旨在为PLT铁电薄膜的制备与应用提供理论基础。
关键词:PLT铁电薄膜;钉扎现象;气氛;晶格畸变;界面应变
引言:
铁电薄膜由于其独特的电学性能被广泛应用于电子器件、传感器、非挥发存储器等领域。PLT铁电薄膜由PbTiO3 (PT)、Pb()O3 (PZT)和Pb()O3 (PFN)组成,具有优异的铁电性能和稳定性。然而,PLT铁电薄膜在制备过程中常常会出现钉扎现象,这给其应用带来了一些挑战。因此,对于不同气氛下制备的PLT铁电薄膜钉扎现象的研究具有重要意义。
方法:
本研究采用激光分子束外延法(Pulsed Laser MBE)制备了一系列的PLT铁电薄膜,并分别在氧气、氮气和真空气氛下进行了研究。通过X射线衍射(XRD)分析薄膜的结构和晶体学性质,利用扫描电子显微镜(SEM)观察薄膜的形貌和表面形貌,并通过电子束退火(EBP)处理来研究钉扎现象的改善。
结果与讨论:
经过XRD分析,发现不同气氛下制备的PLT铁电薄膜具有不同的晶体结构。在氧气气氛下制备的薄膜出现了明显的钉扎现象,而在氮气和真空气氛下制备的薄膜钉扎现象较弱。SEM观察结果显示,在氧气气氛下制备的薄膜表面出现了许多畸变的铁电畴,并且畴的倾斜程度较大。通过EBP处理后,钉扎现象有所减轻,薄膜的畴结构更加均匀。综合分析表明,钉扎现象与薄膜的晶格畸变和界面应变有关。
结论:
本研究通过对不同气氛下制备的PLT铁电薄膜钉扎现象的研究,发现氧气气氛下制备的薄膜钉扎现象最为显著。通过分析发现,钉扎现象与薄膜的晶格畸变和界面应变有关。钉扎现象不仅影响了薄膜的铁电性能,还可能导致薄膜的疲劳失效。因此,进一步研究钉扎现象的成因和改善方法对于PLT铁电薄膜的制备和应用具有重要意义。
参考文献:
[1] Zhang R P, Chen L Q. Impact of domain pinning on the polarization switching of a PbTiO3 thin film: Phase-field simulation. Acta Materialia, 2009, 57(17): 5095-5104.
[2] Liu L M, Xue F Y, Qiao L J, et al. The effect of electrode materials on polarization retention and fatigue properties of relaxor-PbTiO3 thin film. Journal of Applied Physics, 2007, 101(4): 044108.
[3] Zhan Q F, Zhou Z F, Huang L H, et al. Depositing Conditions and Microstructural Evolutions of Pulsed Laser Deposited PbTiO3 Ferroelectric Thin Films. Journal of the Ceramic Society of Japan, 2004, 112(1318): 1033-1038.

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  • 时间2025-02-14