4 结果分析 21

4。1 锆钛酸铅薄膜的形貌分析 21

4。2 锆钛酸铅薄膜的极化特性 22

4。3 锆钛酸铅薄膜的结构分析 24

4。4 锆钛酸铅薄膜的铁电性能分析 26

4。5 锆钛酸铅薄膜的铁电疲劳性能分析 28

5总结与展望 31

5。1本论文的工作总结 31

5。2研究展望 31

致 谢 32

参考文献 33

1  绪论

1。1  引言

距今一百多年前，法国物理学家就发现：施加一个压力时在石英晶体上，晶体的某一些表面会出现电荷，且电荷量与所施加的压力成比例。这一现象被称为压电效应。不久，又发现了晶体的逆压电效应：在一个晶体上，施加一个外电场，压电体会相应的在电场方向产生一个形变。正是由于这种特殊的电学性能，压电材料在各类微电子器件工程中得到了广泛的应用。

随着科学技术的快速发展，基于无机的柔性压电薄膜在生物医药设备中的使用被广泛报道，由于其自身高压电，柔软，超薄，重量轻，和生物相容性性能的优势。在塑料基板上的压电薄膜可以将环境的机械能转换成电信号，甚至对由声波引起的在波纹表面的内脏和纳米级生物机械振动的微小运动作出反应。这些柔性压电薄膜固有的特性使其不仅可以开发自供电的能量采集器以移除生物植入式医疗设备的电池，也可制造敏感的纳米传感器用于体内诊断/治疗系统[1]。From+优`尔^文W网wWw.YouErw.com 加QQ75201^8766

锆钛酸铅(Pb(Zr1-X,TiX)O3，PZT)薄膜目前为止被广泛研究与应用，在以的到运用的压电材料中是综合性能比较好的一种薄膜材料。其具有较高介电常数、压电系数、热释电和铁电性能，是制备压电振动器，声表面波器件和非易失性存储器等电子器件的理想材料[2]。锆钛酸铅薄膜是一种二维材料，其特殊的二维结构特征造成薄膜在特定方向上正压电效应和负压电效应非常明显。利用其对压力变化较为敏感，锆钛酸铅薄膜可以用于制作高精确度的压电传感器和高效率的能量采集器件。利用其对电场的响应明显，锆钛酸铅薄膜可以用于制作高性能的驱动器和高频率的超声发生器件 [3]。所以它被广泛应用于微电子器件、光学元件、微机械转换器件等领域，例如用于三维显微镜控焦器件、超声微马达、能量收集器等方面[1]。此外在锆钛酸铅薄膜制备过程中可通过改变组分的含量比或掺杂的方法，改善其具体的性能参数以用于不同用途的器件。因此,研究锆钛酸铅薄膜的制备、结构和性能具有重要的意义。

1。2  压电效应机理

一切物质都是由原子所组成。根据固体物理理论，晶体中原子的最基本晶格类型可以归类为7个晶系（立方晶系、四方晶系、正交晶系、单斜晶系、三斜晶系、菱方晶系、六方晶系）。细分可有14个Bravais格子。按照晶体的宏观对称性不同的组合来分类,可分为32个点群。在这32种点群中，有20个点群为非中心对称结构。在外界作用力下，这20个非中心对称点群才可能具有压电性 [4]。

压电效应的基本解释是:如果用外力作用于压电材料上，它将产生一个电位差，如果外压力不断变化(高频振动)，则电位差可以在外接回路中产生高频交流电。相反，在压电材料上施加一个外电场，则材料内部会产生机械应力，而外电场不断变化（高频电信号），则压电材料产生剧烈机械震动（高频声信号），这也就是超声波信号产生的机理[5]。