研究目的
为了理解压电薄膜中缺陷化学和内电场的形成机制，以及这些参数对材料性能长期稳定性的影响。
研究成果
由于作用机制不同——PMZT中为缺陷偶极子排列，PNZT中为电荷注入/俘获——锰和铌掺杂PZT薄膜的印迹效应发展存在差异。该效应能增强剩余压电性能并减缓老化，其中PMZT薄膜表现出更优的稳定性与更低的老化速率。这为提升MEMS应用中铁电薄膜的长期可靠性提供了研究思路。
研究不足
本研究仅限于具有特定掺杂和Zr/Ti比例的PZT薄膜；结果可能不适用于其他铁电材料或掺杂水平。高温老化测试虽能加速过程，但可能无法完全反映低温下的长期行为。所识别的机制基于电学测量的间接证据。
1：实验设计与方法选择：
本研究采用溶胶-凝胶法制备锰和铌掺杂的PZT薄膜，随后在不同温度和电场下进行极化处理以诱导印记效应。表征手段包括X射线衍射、扫描电子显微镜、铁电与介电性能测试以及老化实验。
2：样本选择与数据来源：
样本为掺杂0.5-4摩尔%锰或铌的PbZr0.52Ti0.48O3薄膜，沉积于铂包覆硅衬底上。
3：5-4摩尔%锰或铌的PbZr52Ti48O3薄膜，沉积于铂包覆硅衬底上。 实验设备与材料清单：
3. 实验设备与材料清单：设备包含X'Pert Pro MPD衍射仪、Leo 1530场发射扫描电镜、Alpha-Step 500表面轮廓仪、LCR测试仪（惠普4284A）、精密多铁分析仪、双光束激光干涉仪（AixACCT DBLI）、HP 6200B直流电源、自制带电压放大器（BOP 1000M、Kepco及TREK 609C-6）的极化测量系统。材料包括醋酸铅三水合物、丙醇锆、异丙醇钛、醋酸锰四水合物、乙醇铌、2-甲氧基乙醇、乙酰丙酮、乙酸及铂电极。
4：0M、Kepco及TREK 609C-6）的极化测量系统。材料包括醋酸铅三水合物、丙醇锆、异丙醇钛、醋酸锰四水合物、乙醇铌、2-甲氧基乙醇、乙酰丙酮、乙酸及铂电极。 实验流程与操作步骤：
4. 实验流程与操作步骤：通过旋涂法沉积薄膜，经热解后采用快速热退火结晶并进行表征。极化处理在25-200°C温度下施加-240 kV/cm电场持续30分钟。老化测试在180°C条件下进行。测量项目包括P-E电滞回线、d33,f参数、FORC分布、漏电流及阻抗特性。
5：数据分析方法：
采用阿伦尼乌斯曲线计算激活能，对数拟合分析老化速率，通过FORC分布研究翻转电场。
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X'Pert Pro MPD diffractometer
X'Pert Pro MPD
PANalytical
Used for Glancing Incidence X-ray Diffraction to examine structural and orientation of films.
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Leo 1530 field emission scanning electron microscope
Leo 1530
LEO Electron Microscopy Ltd.
Used to examine coating morphology and surface images.
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LCR meter
Hewlett-Packard 4284A Precision
Agilent Technologies, Inc.
Used to determine low field dielectric properties.
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HP 6200B dc power supply
HP 6200B
Agilent Technology
Used for poling samples with DC electrical field.
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CMS-18 Sputter System
CMS-18
Kurt J. Lesker Company
Used for sputter deposition of Pt top electrodes.
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Alpha-Step 500 Surface Profilometer
Alpha-Step 500
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Used to measure film thickness.
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Precision Multiferroic Analyzer
Radiant Technologies, Inc.
Used for hysteresis measurements.
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double beam laser interferometry
AixACCT DBLI
AixACCT
Used to determine longitudinal piezoelectric coefficient (d33,f).
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voltage amplifiers
BOP 1000M
Kepco
Used in homemade polarization measurement system for FORC measurements.
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voltage amplifiers
TREK 609C-6
Piezotronics, Inc.
Used in homemade polarization measurement system for FORC measurements.
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