PMNT铁电薄膜的制备及性能研究.docx

PMNT铁电薄膜的制备及性能研究
随着人们对电子设备性能要求的不断提高，新型材料的研究开发受到了越来越多的关注。其中，铁电材料是一种具有独特电学、磁学和机械性能的材料，被广泛应用于电子器件、存储器、传感器等方面。本文将重点介绍PMNT铁电薄膜的制备及其性能研究。
一、PMNT铁电薄膜的制备
1.1PMNT铁电薄膜的基本介绍
PMNT（Pb,Mg,Nb,Ti,O）是一种新型的铁电材料，其铁电性能和介电性能优异。PMNT铁电薄膜的制备方法多种多样，其中化学气相沉积（chemicalvapordeposition，CVD）和溅射法是较为常用的制备方法。
1.2PMNT铁电薄膜的化学气相沉积制备方法
化学气相沉积（CVD）是一种利用气体热解反应在基板表面上沉积薄膜的方法。对于PMNT铁电薄膜的制备，一般采用无氧氮载体气氛下的CVD方法。主要步骤包括：
1）基板处理：将基板经过洗涤、去脏、表面处理等步骤，确保基板表面的纯净度和光洁度。
2）预处理：将基板在高温高氧环境下进行表面预处理，以增加基板表面的活性。
3）原料气体的混合及输送：将氧化铅、钛酸四丁酯、苯酚甲酸钠等原料气体混合后通过管道输送至炉膛中。
4）反应及膜沉积：将气体反应室保持在高温状态下，原料气体在反应室中发生热解反应，沉积到基板表面形成PMNT铁电薄膜。
5）后处理：将沉积好的铁电薄膜进行后处理，如退火、致密化等步骤，以提高薄膜的质量和性能。
1.3PMNT铁电薄膜的溅射法制备方法
溅射法是一种将金属或合金物质在惰性气体环境下反复电离、击穿并加速投射到基板表面的方法。在PMNT铁电薄膜制备中，溅射法也是很常用的方法之一。其主要步骤包括：
1）基板处理：将基板通过洗涤、去脏、表面处理等步骤，确保基板表面的纯净度和光洁度。
2）制备靶材：将PMNT铁电材料制成靶材。
3）真空处理：将制备好的靶材和基板放置在真空室中，将真空度降至10^-4Pa以下。
4）调整溅射参数：选择适当的溅射参数，如气压、溅射功率、离子束能量等，以控制薄膜的质量和厚度。
5）膜沉积：将制备好的PMNT铁电薄膜沉积到基板表面上。
6）后处理：将沉积好的铁电薄膜进行后处理，如退火、致密化等步骤，以提高薄膜的质量和性能。
二、PMNT铁电薄膜的性能研究
2.1PMNT铁电薄膜的电学特性
PMNT铁电薄膜具有优异的铁电性能和介电性能。研究发现，其铁电畴尺寸很小，约为5~50nm，且有非常强的储极能力。其介电常数高达1000~5000，介电损耗角正切值很小，大约为0.02~0.09，这些特性使得PMNT铁电薄膜在电容器、铁电非易失性存储器等器件中有广泛的应用。
2.2PMNT铁电薄膜的磁学特性
PMNT铁电薄膜也具有一定的磁学特性。实验表明，在具有外加磁场的情况下，PMNT铁电薄膜具有磁性，但这种磁性仅限于低温下的铁电相变状态。因此，对于PMNT铁电薄膜的磁学性质的研究，仍需进一步深入。
2.3PMNT铁电薄膜的机械性能
PMNT铁电薄膜具有优良的机械性能，表现在其硬度、挠曲和弹性模量等方面。研究表明，PMNT铁电薄膜的硬度约为9GPa，弹性模量约为160GPa，挠曲强度约为1.2GPa。这些机械性能优良的特性，使得PMNT铁电薄膜在微机电系统（MEMS）器件中具有广泛的应用前景。
三、结论与展望
随着科技的不断发展，各类新型材料的研究开发逐渐成为人们关注的热点。PMNT铁电薄膜作为一种新型铁电材料，其独特的电学、磁学和机械性能，使得其在各种电子器件中有着广泛的应用前景和研究意义。目前，尽管已有一些研究对其制备和性能进行了初步的探究，但还存在许多问题需要解决，如PMNT铁电薄膜的磁学性质仍需进一步研究、制备方法仍需优化等。因此，对于PMNT铁电薄膜的研究，仍需持续不断的努力。