钙钛矿型(Pb,Sr)TiO3铁电薄膜的制备及其电学、光学特性的研究
文献类型：学位论文
| 作者 | 杨静 |
| 答辩日期 | 2010-01-13 |
| 文献子类 | 博士 |
| 授予单位 | 中国科学院研究生院 |
| 导师 | 褚君浩 |
| 关键词 | 铁电薄膜 弥散相变 介电弛豫 掺杂效应 光学响应 |
| 学位专业 | 微电子学与固体电子学 |
| 英文摘要 | 本论文利用了化学溶液法和脉冲激光沉积法制备了钛酸锶铅 [(Pb, Sr)TiO3, PST]铁电薄膜和掺杂PST薄膜，研究了PST薄膜的若干基本物理问题并通过Mn掺杂进一步优化了PST薄膜的铁电性和介电性。本论文获得的一些结果概括如下：1、发现了Pb0.5Sr0.5TiO3薄膜弥散相变和类铁电弛豫行为的主要起源 利用脉冲激光沉积法制备了PST薄膜，运用直流偏压下的介电响应来研究Pb0.5Sr0.5TiO3薄膜的弥散型相变和铁电弛豫机制。我们发现在高于PST薄膜相变温度的区域内，在不同直流偏压下的介电常数曲线仍表现出微弱的“蝴蝶状”回线，证实了在PST薄膜顺电相中有局域极化团簇和微区的存在。同时，我们利用“多极化机制”模型对实验数据进行了拟和，确认了纳米极化团簇和微区的存在并观察到纳米极化团簇和微区对介电常数的贡献随着温度的升高而逐渐减弱。研究表明：弥散相变和类铁电弛豫行为主要起源于纳米极化团簇和微区的存在。2、研究了Mn 掺杂对(Pb, Sr)TiO3薄膜铁电以及介电特性的调制作用 研究了一系列浓度Mn掺杂PST样品的微结构、铁电、介电特性。总体上，Mn掺杂对PST薄膜微结构、铁电、介电性能的改善起到了一个积极的作用。Mn掺杂PST样品性能的提高的主要因素可以归结为不等价的替代缓解了铁电畴壁运动被缺陷钉扎的程度。同时，我们还分析了较高浓度Mn掺杂PST薄膜样品的高温电荷输运以及相关的低频介电弛豫机制，研究发现Mn掺杂PST薄膜样品则表现出明显的跳跃电导行为，其来源于局域电子在多价Mn离子之间的短程跳跃运动。这种短程跳跃运动同时引发了明显的低频介电弛豫现象。3、研究了铁电薄膜电滞回线电场标度动力学的温度演变 研究了Mn掺杂的(Pb,Sr)TiO3、0.7PMN-0.3PT铁电薄膜电滞回线电场标度动力学随温度温度演变，发现：铁电相电场标度律的幂指数α保持在2/3，在高温下，氧空位的长程迁移引发的伪回线且α保持为2。该研究为本征电滞回线和伪回线的判定提供了一个定量而简洁的判据。4、研究了Mn掺杂(Pb, Sr)TiO3铁电薄膜的电热效应 研究了Mn掺杂(Pb, Sr)TiO3铁电薄膜的电热效应。发现了PSMT05薄膜在400K温度和600kV/cm电场条件下可以获得高达6.4K的绝对温度的变化。同时我们通过不同温度下的薄膜的熵变与电位移的关系研究了朗道系数β随温度变化的情况。研究表明局域微极化机制参与了电热效应。5、研究了(Pb, Sr)TiO3铁电薄膜紫外-近红外的光学特性 通过透射光谱，获得了PST铁电薄膜在紫外-近红外范围里的介电函数和基本光学常数。研究表明：PST薄膜为直接跃迁材料，禁带宽度为4.09eV，并伴随着与带间局域态相关的带尾吸收行为。其可见光区的光学常数的色散主要来源于带间跃迁的影响。 |
| 学科主题 | 红外基础研究 |
| 公开日期 | 2012-09-11 |
| 源URL | [http://202.127.1.142/handle/181331/5188]  |
| 专题 | 上海技术物理研究所_上海技物所 |
| 推荐引用方式 GB/T 7714 | 杨静. 钙钛矿型(Pb,Sr)TiO3铁电薄膜的制备及其电学、光学特性的研究[D]. 中国科学院研究生院. 2010. |
入库方式： OAI收割
来源：上海技术物理研究所
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