在锆钛酸铅固溶体中，随着锆钛比例的变化(化学式中的x值的改变)，材料内部也会产生相应的变化，这会引起结构和性能上产生对应的变化。如图1。5所示，锆钛酸铅固溶体在500℃以下的较低温的T—x相图，该相图形象而清晰地说明了锆钛酸铅不同相之间的关系及转化条件。相图中的曲线Tc代表居里转变温度。在相图中，Pc区为顺电相，FR区为铁电三角相，FT区为铁电四方相。

图1。5 PbTiO3-PbZrO3二元固溶体相图

Tc线逐渐上升表示了在锆钛酸铅组分不同时，相应的居里点不同。在Pc区域内，对于任何组分的锆钛酸铅，其晶体结构都是具有对称中心的立方相，所以不具有压电效应；在FR区和FT区（居里转变温度以下）中，锆钛组分比（Zr/Ti）为53/47的处出现一条相界线，相界曲线的右边FT区 (即富钛区)为四方晶相，相界的左边FR (即富锆区)为三角晶相[10]。由图可以看出，三角晶相区又分为高温三角铁电相 FR(HT)和低温三角铁电相 FR(LT)。对于四方晶相和三角晶相的锆钛酸铅，晶体都具有压电效应，但二者自极化方向不同。如图1。6所示，前者的自发极化方向沿晶胞伸长的方向 (即c轴方向)。如图1。7所示，后者的自发极化方向为晶胞的空间对角线方向。

图1。6 四方晶相自发极化方向                 图1。7 三角晶相自发极化方向 

如图1。8所示，在准同型相界（锆钛组分比（Zr/Ti）为53/47）附近，晶胞边长中c向轴发生了突变，从而引起了其微观结构的突变，因此带来一系类的变化，锆钛酸铅的物理性质出现一些特殊变化，例如：图1。9所示，相对介电常数ε/ε0在该组分点附近达到最大值。此外，机电耦合系数кp也达到最大值，但是相对来讲，其机械品质因数Qm在该处降低为最小值[11]。

图1。8晶格常数随组分变化图               图1。9介电常数随组分变化图论文网

造成以上变化的原因一般认为是：因为在该相界处，晶体结构属于四方-三角两相过渡的状态，在晶体中存在两种不同的相。受到电场或外力的作用时，它的晶格结构发生该变，从而产生相变。这种变化有利于氧离子或钛离子的位移，因而处于这样的临界结构状态时，电场更容易引起离子位移，锆钛酸铅晶体的介电常数因此达到最大值[12]。

1。3。3  PZT材料研究现状及发展前景

1。4  本课题研究的目的及意义

通过以上的介绍，可以看出，锆钛酸铅薄膜具有非常优秀的物理性能。但是,由于锆钛酸铅薄膜的性能相对于组分的变化极其敏感，特别是在准同型相界附近，微小的成分变化就会导致电学性质极大的改变。这要求制备薄膜时严格把控组分。如何利用先进的薄膜制备工艺生长出高性能的锆钛酸铅薄膜成为一个急需解决的问题。本课题采用薄膜制备方法中应用较多的脉冲激光沉积法，在石英基片表面生长锆钛酸铅薄膜，希望能制备出可用于柔性压电器件的高性能的锆钛酸铅薄膜。

2  实验原理

本课题利用脉冲激光沉积法，在石英基片上制备锆钛酸铅（Pb(Zr0。52Ti0。48)O3）薄膜。再利用一系列的表征手段去测量薄膜的特征参数。本章先就薄膜的生长机理做简单的介绍，再介绍了试验中涉及的仪器的工作原理和表征测量原理。

2。1  薄膜生长的微观过程

一般薄膜的生长形成过程大致可分为如下四个阶段[16]：小岛成核，结合，沟道，连续薄膜。

图2。1 薄膜生长前期阶段：沉积原子在基片表面首先成核形成小岛，然后小岛生长变大，最后相互结合成为大岛。