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锆钛酸铅

发布时间:2016-09-19 00:00 作者:中国标准物质网 阅读量:2310

锆钛酸铅(Lead zirconate titanate)又称锆钛酸铅薄膜、PZT薄膜(PZT thinfilm),是由PbZrO3和PbTiO3形的连续固熔体,主要化学成分[Pb2(TiZr)06],是一类用途广泛的铁电薄膜材料。

1.产品性能

锆钛酸铅薄膜具有铁电体所特有的介电、压电、热电、光电等性能。钛锆酸铅薄膜还具有较高的居里温度和良好的辐射稳定性。同时还具有良好的极化开关特性,即较高的剩余极化的自发极化强度,较低的矫顽电场和较高的开关速度。在一般衬底(如Si,Pt,Ga,As等)上制备的PZT薄膜的室温介电常数在600~1200之间,介电击穿强度约为106~107V/cm左右,介电损耗在0.001~0.5之间,剩余极化强度为10~30uC/cm2,自发极化强度为20~35uC/cm2左右,矫顽电场一般在30~100kV/cm,极化反转次数可达1011次,最大极化反转时间为10~20ns。属钙钛矿结构。

2.生产方法

锆钛酸铅薄膜的制备方法主要有三类,即:物理气相淀积(PVD),湿化学法和化学气相淀积法(CVD)。PVD法是通过某些物理手段,如离子束溅射、射频溅射、电子束轰击、激光蒸发等方法使固态的前体材料气体化,在一定的温度下淀积在衬底上。这类方法是一类比较成熟的方法,可以制备出高质量的铁电薄膜,但组分和形态均匀性较难控制。湿化学法包括溶胶一凝胶法和金属有机物热分解(MOD)法。这两种方法的主要优点是组分、形态均匀,组分可控、易于大面积成膜,成本较低。CVD方法是利用挥发性的前体溶液的气化和淀积制备薄膜,但寻找合适的挥发性前体化合物比较困难。

3.生产工艺

(1)气相淀积法 利用高速运动的Ar+轰击铅、钛、锆三种金属靶,并引入氧使其氧化,然后淀积到衬底上。通过调整靶的相对面积来调节相对组分。

(2)溶胶一凝胶法 以醋酸铅和Zr、Ti的各类醇盐(丙醇或丁醇盐)做为前体化合物,以2-甲氧基乙醇作为溶剂,制备出混合前体溶液,经水解、聚合,用旋转法或浸渍成膜,经干燥或退火得到锆钛酸铅薄膜。

4.产品用途

锆钛酸铅铁电薄膜是用于铁电薄膜存贮器件中的主要材料。同时,也用于表面波器件、红外热释电器件等铁电薄膜器件中。铁电薄膜是实现铁电器件与半导器件集成的基础,也是使铁电器件小型化和低维化的必要条件。铁电存储器件,利用铁电薄膜的自发极化行为进行信息存储,具有高速、高密度、存取方便、不挥发、抗辐射等多种优点,是一种较理想的计算机内存储器件。表面波器件是利用铁电薄膜的压电性及其与半导器件的集成,实现表面波与电信号的转换。红外探测器件是利用铁电薄膜与半导场效应管的集成,通过铁电薄膜的热电效应,可以将红外信号转换为场效应管中的电信号,以这种器件构成的阵列可以用作红外图像的探测。

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