PLZT薄膜的合成及其光伏效應(yīng)

【摘要】：自從1920年發(fā)現(xiàn)羅息鹽鐵電晶體以來(lái),鐵電薄膜材料由于其優(yōu)異的鐵電、熱釋電和光電性能等得到了廣泛的關(guān)注,并在器件應(yīng)用方面具有良好的發(fā)展前景。鋯鈦酸鉛鑭(PLZT)是以鋯鈦酸鉛(PZT)為基體,摻入鑭La而形成的鉛基復(fù)合鈣鈦礦型(ABO3)型鐵電晶體,其化學(xué)式為(Pb1-xLax)(ZryTi1-y)1-x/4O3。PLZT作為最具發(fā)展前景的鐵電材料之一,在半導(dǎo)體工業(yè)、微存儲(chǔ)器、熱釋電紅外探測(cè)器、鐵電場(chǎng)效應(yīng)管、微機(jī)械等方面都有著重要的應(yīng)用。PLZT鐵電性質(zhì)對(duì)La含量的變化非常敏感,且其介電性能受La含量變化的影響很大,近期又發(fā)現(xiàn),PLZT具有良好的光電特性,在新能源器件方面具有潛在的應(yīng)用前景。 本文用溶膠-凝膠法(Sol-Gel)在不同襯底上制備了不同La含量的PLZT薄膜,研究了制備樣品的結(jié)構(gòu)、電學(xué)性質(zhì)、光學(xué)性質(zhì)以及光生伏特效應(yīng)。主要研究成果如下： (1)用Sol-Gel法成功配制了不同La含量的PLZT材料的前驅(qū)體溶液,通過(guò)快速熱退火(RTP)在不同襯底上制備了一定厚度的PLZT薄膜,包括Si(100)襯底、Si02/Si(100)和LaNi03(LNO)/Si襯底上的PLZT薄膜。研究了襯底和退火溫度對(duì)薄膜的影響。 (2)利用X射線衍射圖譜(XRD)對(duì)制備的樣品進(jìn)行了結(jié)構(gòu)研究,分析了不同襯底和退火溫度對(duì)PLZT薄膜結(jié)構(gòu)的影響。研究發(fā)現(xiàn),600℃退火溫度下LNO/Si襯底上的PLZT薄膜具有很好的結(jié)晶,衍射峰增強(qiáng),呈現(xiàn)(100)和(200)的擇優(yōu)取向,并且發(fā)現(xiàn)薄膜同時(shí)具有三方相和四方相。 (3)對(duì)制備的PLZT樣品進(jìn)行了鐵電性質(zhì)和介電性質(zhì)的測(cè)試。LNO/Si襯底上的PLZT薄膜的電滯回線(PE)隨著La摻雜量的減小逐漸寬化,剩余極化Pr和矯頑電場(chǎng)Ec均隨著La含量的增加而逐漸減小,這與其他文獻(xiàn)中的結(jié)果是一致的。在外加偏壓為40V時(shí),La含量為1%的PLZT薄膜的剩余極化強(qiáng)度和矯頑電場(chǎng)的值分別為39.2μC/cm-2和5.36kV/cm;C-F曲線顯示,當(dāng)頻率小于200kHz時(shí),La摻雜較高的樣品的Cp更大,這可能是因?yàn)閾饺肷倭康腖a改善了原薄膜晶體的生長(zhǎng),晶粒尺寸長(zhǎng)大從而導(dǎo)致電容的變大；同時(shí),Tanδ-F曲線顯示La摻雜量的增加會(huì)使薄膜的漏電變大。 (4)利用拉曼(Raman)光譜、橢圓偏振光譜和紅外光譜分析了樣品的光學(xué)性質(zhì)。通過(guò)橢偏測(cè)試擬合出了PLZT薄膜的折射率n、消光系數(shù)k,并進(jìn)一步得到了樣品的吸收系數(shù)a和禁帶寬度Eg。橢偏測(cè)試顯示n、k和α均隨著波長(zhǎng)的增大而減小,并最終趨近于一個(gè)恒定值,在可見(jiàn)光范圍(600nm)內(nèi),折射率大約為3.15,擬合出的禁帶寬度約為3.9eV;LNO襯底上樣品的Raman圖譜顯示,PLZT薄膜具有代表四方相的E(3TO)、A1(3TO)和A1(3LO)模式與代表三方相的R1模式,進(jìn)一步確定了600℃退火后的PLZT薄膜同時(shí)具有三方相和四方相,這與XRD測(cè)試結(jié)果是一致的。 (5)通過(guò)對(duì)樣品進(jìn)行光伏特性測(cè)試發(fā)現(xiàn),當(dāng)La含量逐漸增加達(dá)到6%時(shí),光生電壓達(dá)到了極大值；當(dāng)La含量進(jìn)一步增加時(shí),光生電壓反而減小。光生電壓的減小一方面可能是由于PLZT的晶格常數(shù)隨著La含量的增加而逐漸減小,鍵能增加,束縛電子需要獲得更高的能量才能成為自由電子；另一發(fā)面可能是由于當(dāng)La含量到達(dá)一定值時(shí),引入的氧空位和缺陷等增加了載流子的復(fù)合中心,減小了自由載流子的壽命,從而使光生電壓減小。 【關(guān)鍵詞】：PLZT薄膜 溶膠-凝膠法 光學(xué)性質(zhì) 鐵電性質(zhì) 光伏效應(yīng)
【學(xué)位授予單位】：華東師范大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2012
【分類號(hào)】：O484.1
【目錄】：

• 摘要6-8
• Abstract8-11
• 目錄11-13
• 第一章 緒論13-23
• 1.1 鐵電材料概述13-14
• 1.2 鐵電薄膜的制備方法14-18
• 1.2.1 金屬有機(jī)物化學(xué)氣相沉積(MOVCD)15-16
• 1.2.2 脈沖激光沉積(PLD)16
• 1.2.3 分子束外延法(MBE)16-17
• 1.2.4 溶膠-疑膠(So丨-gel)法17-18
• 1.3 鋯鐵酸鉛鑭(PLZT)材料概述18-23
• 1.3.1 鋯鈦酸鉛鑭的結(jié)構(gòu)19-21
• 1.3.2 鋯鈦酸鉛鑭的研究現(xiàn)狀及前景21
• 1.3.3 本論文的研究?jī)?nèi)容及意義21-23
• 第二章 PLZT薄膜的制備和結(jié)構(gòu)23-38
• 2.1 PLZT薄膜的制備23-25
• 2.2 PLZT薄膜的XRD測(cè)試25-33
• 2.2.1 XRD測(cè)試簡(jiǎn)介25-26
• 2.2.2 Si襯底上的PLZT薄膜的XRD26-28
• 2.2.3 SiO_2/Si襯底上的PLZT薄膜的XRD28-29
• 2.2.4 LNO/Si襯底上的PLZT薄膜的XRD29-33
• 2.3 PLZT薄膜的鐵電和介電特性33-37
• 2.3.1 電學(xué)測(cè)試簡(jiǎn)介33
• 2.3.2 PLZT薄膜的鐵電特性33-36
• 2.3.3 PLZT薄膜的介電性能36-37
• 2.4 本章小結(jié)37-38
• 第三章 PLZT薄膜的光學(xué)性質(zhì)38-46
• 3.1 PLZT薄膜的橢圓偏振光譜38-41
• 3.1.1 橢圓偏振光譜簡(jiǎn)介38-39
• 3.1.2 PLZT薄膜的橢圓偏振光譜測(cè)試分析39-41
• 3.2 PLZT薄膜的紅外光譜41-43
• 3.2.1 傅立葉變換紅外光譜(FTIR)簡(jiǎn)介41-42
• 3.2.2 PLZT薄膜的紅外光譜測(cè)試分析42-43
• 3.3 PLZT薄膜的拉曼(Raman)光譜43-44
• 3.3.1 拉曼(Raman)光譜簡(jiǎn)介43
• 3.3.2 PLZT薄膜的Raman光譜測(cè)試分析43-44
• 3.4 本章小結(jié)44-46
• 第四章 PLZT薄膜的光伏效應(yīng)46-55
• 4.1 P-N結(jié)的光伏效應(yīng)簡(jiǎn)介46-48
• 4.2 PLZT薄膜的光伏效應(yīng)48-51
• 4.3 PLZT薄膜光伏效應(yīng)測(cè)試結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)51-52
• 4.4 PLZT薄膜的光伏效應(yīng)測(cè)試及分析52-54
• 4.5 本章小結(jié)54-55
• 第五章 總結(jié)與展望55-58
• 參考文獻(xiàn)58-62
• 致謝62-63
• 攻讀學(xué)位期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文目錄63

您可以在本站搜索以下學(xué)術(shù)論文文獻(xiàn)來(lái)了解更多相關(guān)內(nèi)容

水熱條件下形成的PLZT固溶體的X射線分析    程虎民，譙靜，馬季銘，趙振國(guó)，齊利民

脈沖激光沉積(PLD)原理及其應(yīng)用    唐亞陸;杜澤民;

準(zhǔn)同型相界附近PZT壓電陶瓷電致疲勞性能研究    趙堅(jiān)強(qiáng);岳振星;王偉強(qiáng);楊剛;桂治輪;李龍土;

Pb(Ni_(1/3)Nb_(2/3))O_3-PbTiO_3系統(tǒng)準(zhǔn)同型相界附近的介電、熱釋電和壓電性能    李振榮,張良瑩,姚熹

鐵電PLZT薄膜的最新研究進(jìn)展    苗彬彬;王君;陳江濤;閆鵬勛;

PLZT納米薄膜的制備及其特性研究    宿杰;余大書(shū);郭云峰;何聚;王立群;

PNW-PMS-PZT壓電陶瓷準(zhǔn)同型相界的壓電性能研究    裴志斌,杜紅亮,車俊,魏曉勇,屈紹波

硅光電池特性的研究    宋愛(ài)琴;

創(chuàng)新性近代物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)——AZO薄膜的制備及其表征    呂建國(guó);孫兆奇;朱劍博;宋學(xué)萍;

多層互連工藝中銅布線化學(xué)機(jī)械拋光研究進(jìn)展    陳蘇,張楷亮,宋志棠,封松林

Ge單晶片的酸性腐蝕特性分析    呂菲;趙權(quán);劉春香;楊洪星;秦學(xué)敏;趙秀玲;

基于多價(jià)離子束流的高能量注入工藝研究    徐敏杰;丁伯繼;崔建;王旭;蔡雪原;楊建紅;

ULSI關(guān)鍵工藝技術(shù)——納米級(jí)化學(xué)機(jī)械拋光    張楷亮,宋志棠,封松林,Chen Bomy

ULSI多層互連中的化學(xué)機(jī)械拋光工藝    賈英茜;劉玉嶺;牛新環(huán);劉博;孫鳴;

具有復(fù)合埋層的新型SIMON材料的制備    易萬(wàn)兵,陳猛,張恩霞,劉相華,陳靜,董業(yè)民,金波,劉忠立,王曦

高速發(fā)展的化學(xué)機(jī)械拋光技術(shù)    李興

溶膠-凝膠法制備RDX/SiO_2薄膜    楊繼華;張景林;

高頻氣體放電等離子體處理對(duì)鐵電體材料改性的影響    楊孝龍,黃運(yùn)添

PNN-PT-PZT陶瓷介電和壓電性能研究    李振榮;姚熹;張良瑩;

Pb_(1-x)Ca_xTiO_3薄膜制備與微觀形態(tài)表征    翟學(xué)良;韓亞楠;申玉雙;

相變材料的復(fù)合及其調(diào)溫性能研究    李樺;馬曉光;李俊升;

傳統(tǒng)鹵化銀感光材料的生產(chǎn)工藝與集成電路制造工藝比較研究    馬望京;趙艷艷;段培成;李智;

SiO_2溶膠改性木纖維及纖維板尺寸穩(wěn)定性初探    姜維娜;曹文靜;楊星;李杰;周曉燕;徐莉;

超細(xì)氧化物粉體的水熱合成    程虎民;馬季銘;齊利民;

復(fù)合溶膠-凝膠法制備TiAl合金表面防護(hù)涂層及其高溫抗氧化性能    田曉;賈清;崔玉友;楊銳;

光折變表面波激發(fā)及其在二次諧波產(chǎn)生中的應(yīng)用研究    康慧珍

金屬離子摻雜的ZnO第一性原理計(jì)算及透明導(dǎo)電薄膜制備研究    譚紅琳

鐵電氧化物薄膜的制備及其激光感生電壓效應(yīng)    尚杰

有機(jī)硅/噻唑金屬配合物的設(shè)計(jì)合成與磁性能研究    吳連斌

染料敏化太陽(yáng)能電池中電極材料和寄生電阻的研究    周聰華

基于溶膠—凝膠法的功能因子緩釋技術(shù)研究及其在紡織品芳香保健功能整理中的應(yīng)用    李永海

Sb摻雜制備p-ZnO及Si襯底Zn_(1-X)Mg_xO外延薄膜和ZnMgO/ZnO量子阱的研究    潘新花

氧負(fù)離子存儲(chǔ)-發(fā)射材料發(fā)射性能的改善    寧珅

新型載體SiO_2-TiO_2-ZrO_2載負(fù)MoP催化劑的制備、表征及加氫精制性能    丁保宏

非磁性材料的d~0鐵磁性    高大強(qiáng)

碳纖維負(fù)載TiO_2復(fù)相光催化材料的研究    朱曜峰

制備環(huán)境溫度及紫外線燈照射改善ITO薄膜性能的研究    況琦

La_2Mo_3O_（12）薄膜的制備和光學(xué)性能的研究    姜雅麗

Bi_（3.15）Nd_(0.85)Ti_3O_(12)鐵電納米管的制備與表征    王芳

（Bi，La）_4Ti_3O_（12）鐵電納米線及ZnO納米場(chǎng)效應(yīng)晶體管的制備及性能研究    束偉

鐵電薄膜的頻率依賴關(guān)系研究    董廣軍

一種新型音頻放大器在筆記本電腦中的研究與應(yīng)用    李建

筆記本電腦中高速信號(hào)完整性分析與應(yīng)用改進(jìn)    姚海珍

具有不連續(xù)NiTi SMA薄膜復(fù)合材料的制備及性能研究    盧雪梅

SrHfO_3：Ce閃爍陶瓷材料的制備及性能    張佳瑢

脈沖激光沉積技術(shù)在磁性薄膜制備中的應(yīng)用    鄧聯(lián)文,江建軍,何華輝

Sol-Gel法制備PLZT系鐵電薄膜    侯識(shí)華,宋世庚,鄭應(yīng)智,馬遠(yuǎn)新,鄭毓峰

鉛過(guò)量PLZT鐵電薄膜的制備及其電學(xué)性質(zhì)研究    侯識(shí)華,宋世庚,馬遠(yuǎn)新,鄭毓峰

準(zhǔn)分子激光器的新應(yīng)用    王廣昌

用溶膠－凝法制備鋯鈦鉛鐵電薄膜    閻培渝，蘇濤，李龍土，張孝文

溶膠-凝膠法制備PZT鐵電薄膜的結(jié)構(gòu)特征研究    翟繼衛(wèi),吳小清,徐卓,張良瑩,姚熹

鐵電薄膜研究中的幾個(gè)重要問(wèn)題    肖定全

鐵電薄膜的材料系統(tǒng)與功能性質(zhì)    孫順明

溶膠－凝膠法合成PLZT微細(xì)粉末    王秉濟(jì)，馬桂英

激光精細(xì)加工及其質(zhì)量檢測(cè)的最新進(jìn)展    趙建新

PLZT電光開(kāi)關(guān)特性及其應(yīng)用    中國(guó)科學(xué)院上海硅酸鹽研究所透明鐵電陶瓷研究組

PLZT散射模式電光開(kāi)關(guān)    倪冠軍,何曉明,張瑜瑛

弛豫型鐵電體PLZT中的疇轉(zhuǎn)變    樊社民,何家文,姚熹

PLZT電控半波片在雙頻激光器中的應(yīng)用    倪冠軍,何曉明

(28/0/100)PLZT 陶瓷介電性能及顯微結(jié)構(gòu)研究    黃毓虹,羅維根,丁愛(ài)麗,張瑞濤,葛敏,宋祥云,王評(píng)初

Sol-Gel法制備PLZT系鐵電薄膜    侯識(shí)華,宋世庚,鄭應(yīng)智,馬遠(yuǎn)新,鄭毓峰

鋯鈦酸鉛鑭(PLZT)    朱文曼

0-3型PLZT/IPN壓電復(fù)合材料制備和電性能研究    朱再立;唐冬雁;郭玉娣;張曉紅;

基于PLZT開(kāi)關(guān)的全光纖單模調(diào)Q摻Y(jié)b~(3+)光纖激光器    許黨朋;李明中;王建軍;張銳;林宏奐;車雅良;盧振華;

鉺鐿共摻PLZT的1550nm熒光特性    江秋萍;馮卓宏;林林;鄭志強(qiáng);

共沉淀輔助水熱合成球殼結(jié)構(gòu)的PLZT納米顆粒    朱仁強(qiáng);朱孔軍;裘進(jìn)浩;季宏麗;

鑭含量對(duì)PLZT陶瓷材料結(jié)構(gòu)及性能的影響    張勇;殷慶瑞;

PLZT(x/65/35)透明鐵電陶瓷的制備及性能研究    仇萍蓀;鄭鑫森;程文秀;何夕云;丁愛(ài)麗;

SrTiO_3襯底上濺射法外延生長(zhǎng)PLZT薄膜    仇萍蓀;程文秀;何夕云;鄭鑫森;丁愛(ài)麗;

過(guò)氧化合物法PLZT納米粉體的制備和表征    趙文寬;方佑齡;

摻錳PLZT鐵電薄膜的制備及其電學(xué)性質(zhì)研究    侯識(shí)華;宋世庚;鄭應(yīng)智;馬遠(yuǎn)新;鄭毓峰;

核閃光護(hù)目鏡電光快門研究    陳穎;劉啟禮;馬露;

基于PLZT材料的光學(xué)相控陣掃描器的設(shè)計(jì)及模擬    呂秀品;孫秀平;馮克成;劉偉奇;

PLZT(7/40/60)納米多層膜介電特性研究    余大書(shū);焦永恒;宿杰;

核閃光防護(hù)快門新電極材料研究    陳穎;劉啟禮;

五種飲用水只管放心喝    楊海

天津海水淡化示范基地昨起運(yùn)營(yíng)    孟德賀

海水淡化四百年    泉 水

軟塑新材料基地在申達(dá)建成    劉荷芬

薄膜法海水淡化技術(shù)將帶動(dòng)眾多產(chǎn)業(yè)發(fā)展    本報(bào)記者 夏文燕 通訊員 楊芳 陳珊珊 周偉

電凝加硅藻精土處理電鍍廢水技術(shù)日趨成熟    本報(bào)記者 高杰

封裝型交流納米發(fā)電機(jī)問(wèn)世    張忠霞

PLZT光致伸縮特性及光電層合回轉(zhuǎn)薄殼主動(dòng)控制的研究    王新杰

關(guān)于光電陶瓷PLZT稀土摻雜的發(fā)光特性研究及其電光特性的應(yīng)用    厲寶增

電疲勞過(guò)程中PLZT鐵電陶瓷疇變的原位觀測(cè)及電疲勞機(jī)理研究    陳志武

兩種鐵電材料的超微粉及細(xì)晶陶瓷的制備與性能研究    鄭克玉

基于電光效應(yīng)的偏振調(diào)制與檢測(cè)研究    李宇波

一些簡(jiǎn)單氧化物半導(dǎo)體薄膜的LIV效應(yīng)及其輸運(yùn)性質(zhì)研究    周小芳

改性納米二氧化鈦薄膜制備及其在模擬海水中光生陰極保護(hù)性能研究    王愛(ài)萍

自組織亞微米有序結(jié)構(gòu)及其光子帶隙性質(zhì)研究    李勃

FeCo基納米磁性薄膜材料的微波損耗機(jī)理研究    劉柏林

氧化物半導(dǎo)體納米結(jié)構(gòu)制備及其電子場(chǎng)發(fā)射特性研究    張永勝

PLZT薄膜的合成及其光伏效應(yīng)    孫倩

PLZT的粉末合成及其微波燒結(jié)工藝研究    王念

PLZT反鐵電材料    王洪杰

Ⅰ二氧化鈦反蛋白石薄膜的制備及其性能研究Ⅱ多孔二氧化鈦與PLZT復(fù)合薄膜的制備    李文甫

鐵電薄膜制備方法的研究    羅建強(qiáng)

鋯鈦酸鉛鑭鐵電薄膜的制備及微細(xì)加工    杜澤惠

壓電陶瓷PLZT、壓電高分子PVDF膜及其復(fù)合材料的制備與性能研究    夏健珂

鋯鈦酸鑭鉛陶瓷制備及其應(yīng)用研究    唐波

高介電、高壓電常數(shù)壓電陶瓷的研究    李紅元

（Pb，La）（Zr，Ti）O_3鐵電陣列的制備及其性能研究    鄧小翠