研究目的
利用设计的缓冲层结构在硅衬底上制备近无应变铅锆钛氧化物（PZT）薄膜，并研究晶格应变对PZT薄膜压电性能和赝立方相边界（MPB）组分的影响。
研究成果
在硅衬底上采用设计的缓冲层结构成功制备出近无应变PZT薄膜。当Zr/Ti组分为53/47时观测到最高压电有效d33值，该数值与块体PZT陶瓷相当，证实晶格应变是影响薄膜特性及MPB组分偏移的关键因素。
研究不足
该研究实现了近乎无应变的状态，但并未完全消除应变；其局限性包括晶体取向和微观结构等其他因素的潜在影响未能完全隔离，且所使用的特定缓冲层和衬底可能限制了该结论对其他体系的普适性。
1：实验设计与方法选择：
本研究采用化学溶液沉积法（CSD）在硅衬底上制备具有缓冲层结构（SRO/LSCO/LNO）的PZT薄膜，以实现近无应变条件。其原理是通过调节各层厚度和组分来控制热应力和晶格应变。
2：样品选择与数据来源：
沉积了Zr/Ti比例从50/50到58/42的PZT薄膜。样品通过X射线荧光光谱仪（XRF）分析组分，X射线衍射仪（XRD）检测残余应力和晶体结构，扫描电子显微镜（SEM）观察形貌，原子力显微镜（AFM）配合压电力显微镜（PFM）模式表征压电性能。
3：实验设备与材料清单：
设备包括XRF（S8 TIGER；布鲁克AXS公司）、带多毛细管光学元件和准直器的XRD（D8 Advance；布鲁克AXS公司）、AFM（SPI3800N配SPA-400扫描器；日立高科技科学公司）及顶部电极溅射装置。材料包含LNO、LSCO、SRO和PZT层的前驱体溶液、硅衬底及金电极材料。
4：实验流程与操作步骤：
通过CSD依次沉积缓冲层（LNO、LSCO、SRO）和PZT层?？刂聘鞑愫穸龋↙NO：120 nm，LSCO：90 nm，SRO：200 nm，PZT：640 nm）。沉积后进行表征：XRF测组分，XRD sin2ψ法测残余应力，SEM观察形貌，AFM/PFM施加电压检测压电响应。
5：数据分析方法：
利用Voigt函数拟合XRD数据计算残余应力。压电有效d33值根据施加电压时的位移测量计算，每份样品取多点数据。
独家科研数据包，助您复现前沿成果，加速创新突破
获取完整内容-
X-ray fluorescence spectrometer
S8 TIGER
Bruker AXS GmbH
Used to check the chemical composition of the obtained PZT thin films.
-
X-ray diffractometer
D8 Advance
Bruker AXS GmbH
Used for X-ray diffraction measurements to estimate residual stress and analyze crystal structure.
-
Atomic force microscope
SPI3800N with SPA-400 scanner
Hitachi High-Tech Science Corporation
Used for surface imaging and piezoelectric response measurements in PFM mode.
-
Corundum standard sample
Korund Probe
Bruker AXS GmbH
Used for calibration in XRD measurements.
-
登录查看剩余2件设备及参数对照表
查看全部
