两步法快速退火对PMN-PT薄膜结构和性能的影响.pdfVIP

郭红力 等：两步法快速退火对 PMN—PT薄膜结构和性能的影响 两步法快速退火对 PMN—PT薄膜结构和性能的影响 郭红力，刘 果，李雪冬，肖定全，朱建国 (四川大学 材料科学与工程学院，四川 成都 61OO64) 摘 要 ： 采用射频磁控溅射 法在 LaNiO。(100)／ 高温下Pb离子的损失，以便获得具有纯钙钛矿相的薄 SiO2／Si(1OO)衬底上制备 了 o．65Pb(Mgl／3Nb2／3)O3— 膜[1。本文利用磁控溅射的方法在 LaNi0。／SiO ／si 0．35PbTiO3(PMN—PT)铁电薄膜 ，采用两步法快速退 (100)衬底上制备了0．65Pb(Mg1／3Nb2／。)O3—0．35Pb— 火法对制备 的PMN-0．35PT薄膜进行 了不 同工艺的 TiO。薄膜 。并对 PMN—PT薄膜进行 TSRTA退火 ， 后处理 。实验结果表 明，在 LaNiO。上溅射 的PMN— 研究不同的退火温度对薄膜结构、表面形貌和铁 电、介 PT薄膜呈现高度的(100)取 向。对 PMN—PT薄膜测 电性能的影响 。 试表 明，在合适的两步法快速退火处理时，可以获得表 面平整颗粒饱满，且铁 电性能很好的薄膜，其剩余极化 2 实 验 强度 (2P )可 以达到 24#C／cm ，平均粗糙度为 7．4nm， 2．1 靶材的制备 在室温 1kHz的测试频率下，e和 tan3分别为 545和 采用粉末靶材作为溅射靶材，需 自行合成0．65 0．062。 PMN-0．35PT(PMN—PT)和 LaNiO。(LNO)2种粉末 关键词 ： 射频磁控溅射 ；PMN—PT薄膜；快速退火 靶材 。LNO靶材均采用传统 固相反应法合成 ，PMN— (RTA) PT靶材采用铌铁矿预产物合成。按照组分0．65 中图分类号 ： TM223 文献标识码 ：A PMN一0．35PT+0．1PbO进行配料，过量的 1O PbO 文章编号：1001-9731(2011)08-1441—04 是为 了补充在混料和烧结过程 中铅 的损失L1。将配 1 引 言 好 的粉料球磨 24h，然后烘干 ，在 850℃预烧 4h，然后 具有钙钛矿相 的铌镁酸铅一钛酸铅 [(1—35)Pb 将 PMN—PT和 LNO粉料压制成 型，分别在 1250和 (Mg1／3Nb2／3)O3一zPbTiO3(PMN—xPT)]是一种典型 1100℃的条件烧结 2h，将烧成 的陶瓷仔细研磨成粉料 的弛豫性铁电体，因其具有高的介 电常数、大的电致 即可得到 PMN—PT和 LNO靶材。 伸缩效应、无剩余极化、理论上无滞后、无老化、响应 2．2 衬底的准备 快 、回零性好、驱动功率小、热稳定性好及低膨胀等特 将清洗好的SiO。／Si(i00)衬底片装入溅射室 ，在 点，是制造多层陶瓷电容器、微位移驱动器、致动器 以 背底气压抽到 5×1O Pa，按工作气压 2Pa，溅射功率 及 电光学器件 的理想材料[1]。要实现该薄膜 的集成 20W 的条件下做反溅处理 10min。在准备好的衬底片 化，必须要降低其结晶温度 ，实现低温制备，而之前报 上溅射 1层 LNO导 电薄膜 (溅射参数见表 1)作底电 道的PMN—PT薄膜 的结 晶温度都在 600℃以上[3“]。 极 ／缓冲层 。对 LNO薄膜按升温速率 4O℃／s、保温温 PMN—PT薄膜的制备技术也很多，比如脉冲激光沉积