【摘 要】
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铁电材料在铁电随机存储器、薄膜电容器和微机电系统等领域有着广范的应用。锆钛酸铅[Pb(ZrxTir-x)O3,PZT]作为铁电材料的典型代表一直是人们研究的热点,原因之一是人们对于Z
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铁电材料在铁电随机存储器、薄膜电容器和微机电系统等领域有着广范的应用。锆钛酸铅[Pb(ZrxTir-x)O3,PZT]作为铁电材料的典型代表一直是人们研究的热点,原因之一是人们对于Zr/Ti比处于准同型相界附近(Zr/Ti=52/48)的PZT为何具有最优异的铁电性能的认识尚未统一。近年来,人们通过实验认为PZT在准同型相界附近的优异电学性能可能与其特殊的应变状态相关。随着超晶格制备技术的发展,人们能够设计、制备具有特殊的微观组织结构的两相复合材料,以对某些问题进行更深入的研究。在本研究中,根据PZT相图所对应的两相,我们设计PTO/PZO铁电超晶格,通过改变铁电超晶格薄膜的总厚度和两相的周期厚度,探索两相界面的应变状态对PTO/PZO铁电超晶格的电学性能影响。我们分别制备了总厚度为200 nm和250 nm的、不同周期厚度的PTO/PZO铁电超晶格,发现总厚度和周期厚度共同影响着超晶格的应变状态,因而影响其铁电性能。其中,总厚度影响超晶格的整体应变状态;而在总厚度一定时,随着周期厚度的下降,超晶格的铁电和介电性能均得到了增强。上述结果说明,随着PTO/PZO界面数量的增加,铁电相和反铁电相之间的极化耦合作用增强,以及应变所造成的晶格畸变的程度不同,从而影响了 PTO/PZO铁电超晶格的电学性能。另外,我们还发现[PTO25/PZO25]10铁电超晶格出现了电场导致反铁电-铁电相变的现象。Nb:STO基板的应变作用、PTO与PZO层间的应变作用、以及铁电相-反铁电相之间的极化耦合作用等可能是产生该现象的关键因素。
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