铌酸钾钠压电厚膜的制备研究
压电材料是应用材料领域内一种重要的功能材料，自19世界80年代在石英晶体上发现压电效应以来，就得到了全世界学者的广泛关注，并对它进行了深入的研究与开发。它能够实现能量在机械能与电能之间的相互转换，在很多的技术领域都有着重要的应用，如:换能器、传感器、无损检测、生物技术领域等。在电子材料领域，压电材料也占据着相当大的比重。近些年来，压电材料每年在全球的销量也都在呈现着大幅度的增长。传统的压电材料，主要以铅基为基础，这种压电材料虽然具有良好的压电性能，但是却因为其中含有大量的铅，使得其对环境和人类健康都有很大的危害。近些年，环境问题日益加剧，全球各个国家都开始更加关注环境问题，在这个契机之下，无铅压电材料的开发与研究也就成为了一种必然的发展趋势，其中，铌酸钾钠基无铅压电材料因其优良的性能，使得关于它的研究慢慢的成为了研究人员关注的重点。 本论文首先采用溶胶-凝胶法，利用自制的氢氧化铌充当铌源，碳酸钾、碳酸钠作为钾源和钠源。再在柠檬酸，乙二醇的作用下，通过溶胶凝胶体系的络合作用，并以单晶硅切片为基底，制备出优良性能的KNN无铅压电薄膜，并对体系进行了一系列的探索性研究。由于单层KNN薄膜的压电性能非常差，所以提高薄膜的厚度就成为决定性能的一个关键要素，本课题的重要特色就是通过交替0-3复合法，重复镀膜，从而在提高KNN薄膜厚度的前提下，来提高薄膜的其它各项性能指标。 本论文首先介绍了压电材料的发展历史、各项性能参数、以及无铅压电材料的发展趋势和现状。其中着重对发展趋势进行了分析。接下来的主要内容包括制备KNN无铅压电薄膜所需原材料的选取、利用溶胶凝胶法对薄膜的制备、各种中间产物的测试、反应条件的确定等。并通过各项分析多得出的结果和结论，最终确定各种反应条件对整个体系的影响作用。 最后采用溶胶-凝胶法制备了KNN体系的无铅压电薄膜，通过交替0-3复合法增加了薄膜的厚度。在薄膜中相应的进行了Nb/Ti掺杂，通过掺杂实现了对薄膜致密性的增强。实验中，通过各种不同的掺杂比例，制备出不同形貌和性能的KNN薄膜，最后对制备出的不同性能的KNN薄膜进行研究，总结出Nb/Ti的掺杂确实能对KNN无铅压电薄膜的致密性和压电性产生影响，随着掺杂量的不同，所制备的薄膜的压电性和致密性也随之不同。
无铅压电材料;铌酸钾钠;压电厚膜;溶胶-凝胶法;交替0-3复合法
黑龙江大学
硕士
微电子学与固体电子学
刘红梅
2014
中文
TN304.9;TN304.055
67
2014-10-13（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）