PZT铁电薄膜的中低温磁控溅射制备及其性能研究的任务书.docx

PZT铁电薄膜的中低温磁控溅射制备及其性能研究的任务书
一、课题背景和研究意义
铁电材料因其自发极化和反转极化特性，广泛应用于传感器、声学器件、无线电器件以及存储器件等领域。其中，PZT为铁电材料中应用最为广泛的一种。传统PZT制备方法包括固相反应法、水热合成法和溶胶-凝胶法等，但这些方法存在制备条件苛刻、制备难度大、工艺周期长、产物不稳定等缺点。磁控溅射具有无污染、均匀、成分可控、制备速度快的优点，是一种制备高质量PZT铁电薄膜的有效方法。目前，PZT铁电薄膜的磁控溅射制备主要是在高温（400℃以上）条件下实现的，但这种制备方法在某些应用领域，如柔性电子设备等，存在严重的局限性。因此，本课题将探索PZT铁电薄膜的中低温磁控溅射制备路径，旨在实现对PZT铁电薄膜性能的优化和潜在应用的探索。
二、研究内容和技术路线
1.中低温PZT铁电薄膜的磁控溅射制备技术
根据文献和先前的研究，确定了采用磁控溅射的技术路线进行PZT铁电薄膜的制备，本研究将在此基础上改进磁控溅射系统中的通量、温度和功率等参数，以实现在中低温下的PZT铁电薄膜的磁控溅射制备。
2.影响PZT铁电薄膜性质的关键因素的研究
将制备得到的PZT铁电薄膜经过XRD、AFM、FESEM等分析技术进行表征，系统研究了溅射功率、时间、温度、通量和气压等参数对PZT铁电薄膜结构、晶相、表面形貌和机械性能等关键性质的影响规律。
3.PZT铁电薄膜的性能测试与分析
使用电学性能测试仪器测量PZT铁电薄膜的介电常数和压电响应等性能参数，并通过分析测试结果，探讨PZT铁电薄膜的性能优化方案。
三、预期研究成果和应用价值
1.中低温PZT铁电薄膜的磁控溅射制备技术：实现在中低温下制备PZT铁电薄膜的技术路线，可以避免高温制备的影响，为柔性电子器件、储能装置、声学振荡器件等领域提供了更广泛的应用前景。
2.影响PZT铁电薄膜性质的关键因素的研究：增强磁控溅射制备工艺的控制和稳定性，为系统优化磁控溅射制备中PZT铁电薄膜的物理化学性质提供了依据。
3.PZT铁电薄膜的性能测试与分析：深入研究PZT铁电薄膜的电学性能，探索其机理，为开发和设计更好的铁电材料和器件提供了理论支持。
四、研究计划和预算
1.研究计划：
年度计划：本项目计划为期两年，预计第一年完成中低温PZT铁电薄膜的磁控溅射制备技术研究和影响PZT铁电薄膜性质的关键因素的研究工作；在第二年中，计划完成PZT铁电薄膜的性能测试与分析。
2.预算（万元）
材料费：25
设备费：30
差旅费：5
劳务费：20
合计：80
五、参考文献
1.LiY,ZhangL,LiJ,etal.(2017)Improveddensificationandpiezoelectricpropertiesof0.7Pb(Mg1/3Nb2/3)O-3-0.3PbTiO3ceramicsbyusingZrO2nanoparticlessynthesizedviaamodifiedsol-gelmethod.CeramicsInternational43(2):2282-2288.
2.LuW,PanW,GongC,etal.(2018)FabricationofHigh-QThinFilmBulkAcousticResonatorsbySol-GelDerivedPZTThinFilms.JournalofMicroelectromechanicalSystems27(1):53-57.
3.WangX,ZhengM,YangJ,etal.(2016)FabricationandcharacterizationofPZTceramicnanofibersviasol-gelelectrospinning.JournalofSol-GelScienceandTechnology80(2):528-533.
4.ChenH,LiY,ChenK(2019)SynthesisandpropertiesofultrafinePZTpowderbyzirconium-oxygencomplexationsol-gelmethod.JournalofSol-GelScienceandTechnology91(1):97-105.
5.HaoJ,ChenH,LiC,etal.(2018)Heterogeneousnucleationcontrolforone-stepsynthesisoffine-grainedPZTceramicsbyaqueoussol-gelmethod.CeramicsInternational44(3):2816-2822.