一、铁电薄膜电容率与厚度的关系研究（论文文献综述）
张洋[1]（2020）在《钙钛矿结构铁电薄膜中能量竞争与畴结构的热力学分析和相场模拟》文中研究表明铁电材料从发现至今已经有一百年的历史,而从二十世纪五十年代起,随着以钛酸钡、锆钛酸铅为代表的钙钛矿氧化物的发现,铁电性的研究逐渐成为凝聚态物理领域的一个热点.传统上,利用铁电和压电性质,铁电材料被广泛应用到传感器、存储器等方面;现在,随着微观纳米技术的进步,低维复合结构如纳米点、纳米管、超晶格、超材料等的铁电体展现出独特、优异的性能,因而拥有广阔的应用前景.另一方面,热力学唯象理论在上个世纪六十年代就成功解释了铁电材料的宏观性质;基于唯象理论的相场模型进一步在介观尺度上对铁电畴的形成、翻转、调控进行预测;而第一性原理、分子动力学等方法从微观角度深刻地剖析出铁电性的物理背景.在如今高性能计算的快速发展下,这些多尺度的模拟方法正结合在一起,成为铁电领域不可或缺的组成部分.钙钛矿结构铁电材料作为目前研究最多、应用最广的铁电体,一直吸引着人们的目光.钙钛矿铁电薄膜作为其中的佼佼者,具备非常丰富的物理内涵,但也存在着许多挑战.例如,铁电薄膜内部畴结构的形成与能量竞争的关系如何?薄膜的低维特性对铁电体的相变有何作用?如何从铁电薄膜出发,设计出多功能性元件?等等,还需要我们进一步去探索.本论文将从理论模拟的角度,选取钛酸钡和铁酸铋两个非常典型的钙钛矿铁电体,对铁电薄膜进行热力学分析和相场模拟.由于维度的降低和边界条件的复杂化,薄膜结构会展现出块体结构所没有的特征,并导致材料性能的增强.整篇论文的结构如下:第1章简单说明本文的研究背景,介绍铁电体的定义、性质、历史、研究进展、薄膜结构等等,并列举铁电研究涉及的各种方法.另外,本章还对钙钛矿结构和钙钛矿铁电体进行了一些说明.第2章介绍铁电材料的热力学模型和相场方法.本章基于Landau–Gingzburg–Denvonshire唯象理论,对铁电体的自由能包括弹性能、静电能用序参量表示出来.另外,本章介绍了相场模型,包括数值计算的推导、含时演化方程的使用等等.第3章研究了高应变BiFeO3薄膜的畴界.高应变下,BiFeO3会产生超四方相和菱方相的混合.本章总结了两相之间所有可能的畴界类型;利用热力学方法计算出能量最低的畴界方向;利用相场方法分析畴界能量,为实验中的畴界行为提供理论依据.第4章研究了铁酸铋超薄膜的相变.由于界面效应的增强,原来的菱方相会逐渐变成四方相.在一定范围的衬底应变下,两相共存会产生准同型相界,从而极大地增加了材料的压电性能.第5章研究了微观结构钛酸钡铁电体的畴结构.在二维铁电薄膜上通过从上到下技术刻蚀出一些纳米孔阵列,我们发现,由于弹性能和静电能的竞争,原来的条纹畴会发生进一步分裂.同时,孔洞释放了两项能量,材料的压电效应和介电效应都会有一定程度的增强.第6章是总结和展望.
史坤明[2]（2020）在《聚合物/钛酸钡复合材料基柔性压电、摩擦电纳米发电机研究》文中认为柔性压电和摩擦电纳米发电机（PENGs、TENGs）能自发将环境中机械能转化为电能,可实现微电子及系统的微型化、集成化及自供能需要,成为当前可再生能源领域研究热点。目前,柔性PENGs和TENGs的研究已取得一定成果,但现有材料及器件仍面临聚合物压电材料介电常数和压电系数低,压电填料在聚合物中担载量低、分散不均及表面应力较弱,压电-摩擦电复合器件结构复杂,聚合物正极摩擦材料表面电荷密度低等问题。以上各问题会限制相应器件性能的提升,导致器件输出低、应用受限。为此,本论文采用高压电系数、高介电常数钛酸钡（BaTiO3）陶瓷为填料,构筑了多种不同组装结构的新型聚合物纳米复合材料及柔性器件。针对不同复合材料体系,设计了不同性能优化路径。研究了材料结构对材料力学和电学性能的影响,以及机械条件对纳米发电机输出性能的关系,并探索了其在可穿戴、生物机械能转化及自供能传感领域中的不同应用。论文主要研究工作如下:首先,针对聚合物聚偏氟乙烯（PVDF）压电系数、介电常数低,输出性能差以及单一填料对复合材料压电性能提升有限的问题,本文采用静电纺丝技术制备了取向排列的石墨烯纳米片、BaTiO3纳米颗粒（NPs）和PVDF三元复合纤维。石墨烯与PVDF界面间的静电相互作用以及BaTiO3与PVDF界面间的氢键相互作用协同提高了PVDF压电β相比例,其比例最高可达91.1%。石墨烯优异的机械性能和电性能有效提升了PVDF局部应力及复合材料介电常数,而高压电系数BaTiO3提供额外压电输出。三元复合纤维基压电器件开路电压和最大功率可分别达到11 V和4.1μW（2 Hz,4 mm）,与纯PVDF基器件输出电压比可达4.3:1,石墨烯和BaTiO3协同提高了PVDF复合纤维压电输出。压电纤维的高度取向结构,使得器件各向异性输出比可达1:4.1。在手指弯曲下,器件可产生112 V峰值电压,可点亮15盏LED及驱动电子表。基于复合纤维的PENGs制备简便,有望成为便携式电子的有效电源。其次,PVDF纤维β相含量较低,在加入成核剂下才能得到一定提高。此外,BaTiO3NPs在复合体系中易发生团聚,且受限于其零维结构,BaTiO3 NPs在复合材料侧向弯曲形变下表面应力较低。基于以上问题,本文使用聚偏氟乙烯-三氟乙烯（PVDF-Tr FE）作为基体,并水热合成了高长径比BaTiO3纳米线（NWs）。通过原子转移自由基聚合（ATRP）在BaTiO3表面原位接枝聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）,制备了核壳结构PMMA@BaTiO3NWs。PMMA不仅促进了BaTiO3在PVDF-Tr FE基体中均匀分散,而且增强了BaTiO3表面应力及压电输出。研究表明,PVDF-Tr FE纤维中β相比例高达94.2%,填料加入下β相比例变化不大。在10 wt%填料下,PMMA@BaTiO3/PVDF-Tr FE复合纤维基PENG输出电压和电流达12.6 V、1.30μA,分别是纯PVDF纤维基PENG输出的2.6倍和2.8倍。复合器件最大功率为4.25μW,在6000次耐久性测试后输出无明显变化。可成功应用于可穿戴及人体运动机械能转化,在智能可穿戴设备中具有巨大的应用前景。然后,复合材料中BaTiO3含量对压电输出至关重要,低含量BaTiO3在一定程度限制了复合材料压电性能的提升。此外,器件依赖单一的压电转化机制输出较低。因此,本文通过溶胶凝胶及冷冻干燥技术制备了纤维素支撑BaTiO3NPs的多孔复合气凝胶。纤维素的高比表面积及与BaTiO3之间的氢键相互作用,有效促进了BaTiO3NPs在复合气凝胶中的均匀分散,且BaTiO3含量可高达80.5 wt%（32.5 vol%）。在80 k Pa应力下,PENG最大输出电压和功率可分别达到15.5 V和11.8μW。通过与压电器件共享电极,以PDMS及人体皮肤作为摩擦材料引入单电极摩擦电结构。PENG的极化方向可调控压电在电极上诱导电荷的极性,引发不同压电-摩擦电耦合效应,其正耦合效应可有效将复合器件输出电压和功率分别提高至48 V和85μW。该研究为结构简单、柔性高、操作简便的高输出复合纳米发电机的设计和制备提供了新方法,为压电-摩擦电耦合机理提供了新见解。最后,针对摩擦电结构,聚合物正极摩擦材料介电常数低、表面电荷密度低,是限制稳定、高性能摩擦器件发展的关键因素。针对此问题,本文采用多孔纤维素纸和PDMS硅橡胶分别作为正、负极摩擦材料,通过高介电常数BaTiO3纳米颗粒和导电Ag纳米颗粒分别对两摩擦材料进行介电调控,进而提高摩擦材料表面电荷密度及摩擦电输出。研究表明,摩擦层经介电调控后,在103Hz频率下正极材料相对介电常数从2.04提升至6.25,负极材料相对介电常数从2.45提升至2.95。TENG在单个机械周期内转移电荷量为35 n C,输出电压可达88 V,电流可达8.3μA,瞬时功率可达141μW。器件经5000次耐久性测试后性能无明显衰减。此外,TENG作为传感器成功在无线传输系统中用于远程监视机器运行和传递指令信息。并且,TENG作为微纳电源成功在碳纳米管（CNT）上电聚合合成聚苯胺（PANI）,有效提高CNT电极的比电容。该研究为构建高性能TENGs提供了一种简单有效的方法,促进了TENGs器件在无线传输和电聚合系统领域中的实际应用。
郭俊雄[3]（2020）在《石墨烯和二硫化钼光电探测器及其红外调控机制研究》文中进行了进一步梳理随着现代信息技术的不断发展,对光电子技术及应用,特别是红外光电探测技术提出了更多的要求。传统的基于硅或III-V族半导体薄膜的红外光电探测器因制造工艺复杂、成本高、工作温度低等诸多限制,已不能满足日益增长的实际应用需求。随着石墨烯等二维材料的不断发现,因其丰富的种类、优异的机械柔性、独特的电学与光学性质、易加工和易集成等诸多优点,被广泛应用于光电探测领域,有望弥补传统半导体薄膜器件的不足。尽管如此,基于二维材料的红外光探测器的设计与制备仍面临一些科学和技术挑战。首先,也是最重要的,虽然二维材料光响应范围广,但是其光吸收率绝对值较低,特别是在红外波段,导致器件的光响应度低。现有研究表明,利用表面等离激元与入射光产生共振时可极大地增强局域电场,或通过堆叠不同材料形成异质结构,以增强光与二维材料之间的相互作用,提高器件的响应度。然而,现有二维材料光电探测器的制备工艺复杂,且图形化过程会损坏二维材料的一些固有电学或光学特性。基于此,本论文以石墨烯和超薄二硫化钼两种典型二维材料的光电探测器为研究课题,以增强器件在不同红外波段的探测性能为目标,较系统地研究了几种不同结构的光电探测器,从材料的获取、器件的设计与微纳加工、器件性能的调控入手,深入研究材料的带隙调控、载流子输运行为、界面电场分布、器件的探测性能之间的内在联系及相关物理机制。具体如下:首先,初步探索了二维材料的获取及其光电探测器的制备工艺。在不同衬底上获得了湿法转移的高质量单层石墨烯,提供了一种无褶皱和破损转移CVD生长的二维材料的通用方法。利用配有微距控制的光学显微镜的二维材料转移平台,采用干法精确转移及堆叠各种方式获取的二维材料,为异质结的堆叠及器件的制备奠定基础。同时,利用无掩膜直写光刻技术和反应离子刻蚀技术,可对各种电子薄膜及二维材料微纳加工,以满足各种不同需求的器件图形化,结合上述二维材料的制备与精确转移技术,可作为二维材料光电子器件系统化加工的平台。第二,研制了一种单层石墨烯/周期铁电条带畴结构的可调红外光电探测器。首先利用有限元分析法进行电磁场仿真计算,提出了周期铁电条带畴结构可有效激发并调控石墨烯表面等离激元的新方法,这种方法无需图形化石墨烯或引入纳米金属阵列。当周期铁电畴条带阵列结构与入射光波长匹配时,所激发的石墨烯表面等离波与入射光产生共振,极大地增强了石墨烯和入射光之间的相互作用。和均一极化的铁电畴相比较,当铁电畴阵列的周期为50 nm时,理论上可将石墨烯的光吸收率由1.5%提高至38%。在室温条件下,所设计的器件理论探测率高达1013Jones数量级,与现有商业低温红外光电探测器相当。同时,得益于铁电畴易于擦写的特性,因此可简单地通过改变周期铁电条带畴的结构,理论上可实现在520μm超宽范围内调控器件光响应的选择性吸收峰位置。进一步地,本论文以实验证实周期铁酸铋（BFO）铁电条带畴在纳米分辨率有效调控石墨烯载流子行为。实验结果表明,当BFO铁电畴条带周期由1μm逐步减小至200 nm时,石墨烯选择性吸收峰的位置可由8.5μm调控至7.2μm,无需栅压调控或图形化石墨烯或引入纳米金属结构。同时,基于该结构的器件在8.5μm光照时,其响应度和探测率分别可达到30 mA W-1与1.67×109 Jones,与现有石墨烯等离子光电探测器性能相当。第三,研究了金属纳米颗粒增强少层二硫化钼在近红外波段的光响应及其光电探测应用。首先,利用无模板磁控溅射技术在超薄的二硫化钼片上制备了分布均一、尺寸可控的纳米金颗粒。当引入的纳米金颗粒激发的表面等离激元与入射光共振时,极大地增强了金颗粒与二硫化钼界面处的局域电场,在7001600 nm波段内,有效地提高了二硫化钼与光之间的相互作用。当980 nm光照时,器件的响应度可达到64 mA W-（16）。第四,研制了一种基于阶梯状二硫化钼/硅的垂直异质结。利用快速退火技术,将重掺杂的p型硅上转移的机械剥离的超薄二硫化钼图形化为垂直阶梯状,这种特殊结构的异质结,相当于不同厚度与尺寸的二硫化钼多次堆叠在硅片上,且形貌与厚度可简单地通过快速退火时间来控制。器件在405980 nm范围均有较强的光响应,有效地拓宽了单一二硫化钼的光响应范围。当808 nm光照时,器件的响应度可达到746 mA W-1,高于MoS2-Si平面异质结(532 nm光照时响应度约为235mA W-1)。同时,该结构的器件拥有较快的响应时间,其光响应上升和下降时间分别为178μs和198μs,优于二硫化钼其他结构的近红外光电探测器。
陈富佳[4]（2020）在《PVDF基复合介质膜的储能特性研究》文中研究说明储能电容器特别是静电薄膜电容器因为其超高的功率密度,快速充放电效率以及较高的工作电压,在军用和民用领域有着非常广阔的应用前景。高性能电介质聚合物材料是静电薄膜电容器的关键,要求其具有高介电综合性能、高稳定性和优异的成膜特性。但现有的聚合物材料储能密度较低,无法满足混合电动汽车、武器装备、航空航天等领域对小型化、轻型化和高性能化薄膜电容器的需求,这在一定程度上限制了静电薄膜电容器的发展与应用。以聚偏二氟乙烯（poly（vinylidene fluoride）,缩写为PVDF）基聚合物为代表的聚合物材料具备较高的柔韧性,高击穿场强以及高介电常数等优点,可作为首选介电材料满足储能领域的巨大需求。近年来,为了进一步提高聚合物的储能特性,科研工作者做了大量工作,研究发现,将具有高击穿场强的聚合物与高介电常数的陶瓷填料复合,制备性能优异的柔性纳米复合材料,是一种提升电介质材料储能特性的有效手段。基于此,本论文选用钛酸钡（barium titanate,缩写为BaTiO3）掺杂的聚偏二氟乙烯-六氟丙烯(poly（vinylidene fluoride-hexafluoropropylene,缩写为P（VDF-HFP））基复合材料为主要研究对象,开展了以下工作:（1）本文系统地研究了P（VDF-HFP）的制膜工艺,分别从有机溶剂,溶液浓度和驱溶温度三个方面入手,研究了不同成膜工艺对聚合物薄膜储能特性的影响。研究发现,选择溶剂蒸汽压较大的有机溶剂更有利于制备致密光滑的P（VDF-HFP）薄膜,所制备的薄膜也具备更优异的储能特性。进一步研究发现,25 wt.%高浓度的聚合物溶液所制备的薄膜具有更优异的击穿性能和铁电性能,但考虑到溶液粘稠度对加工的影响,在不影响薄膜成膜性能与电气性能的情况下,选择10 wt.%的溶液浓度进行后续流延膜的制备。温度对P（VDF-HFP）薄膜击穿特性的影响是巨大的,实验发现,高温结晶的薄膜可能具备更完整的晶体结构,能够提升薄膜的耐压能力。（2）以P（VDF-HFP）为基体,多巴胺改性的BaTiO3纳米颗粒为填料,制备了不同掺杂含量的复合薄膜。实验发现,掺杂量越高,复合薄膜的介电常数越高。添加少量的陶瓷颗粒有利于减缓复合薄膜击穿场强下降的趋势,这主要是由于少量陶瓷颗粒增加了薄膜中的陷阱数量,有利于捕获未被束缚的自由电荷。本文还采取自然沉降的处理方式,对BaTiO3的分布进行重力驱动调控,制备了BaTiO3渐变分布的复合薄膜。研究发现,采用该工艺制备的梯度变化的陶瓷颗粒过渡层,由于减少了宏观物理界面,因此避免了各层间材料由于介电性能差异过大所造成的击穿电压过低等问题,同时减少了制备过程中杂质的引入几率,结果表明该工艺可以有效提升介电复合材料的储能性能。（3）为了进一步提升复合薄膜的储能特性,选择氮化硼纳米片（Boron nitride nanosheets,缩写为BNNSs）作为第三相填料,以流延法制备了一种中间夹层为BNNSs的三明治结构复合薄膜。研究发现,添加的BNNSs含量仅为0.75 wt.%,便可显着提升复合薄膜的介电性能,并抑制由于陶瓷颗粒引入所导致的击穿场强降低。相比仅掺杂BaTiO3的薄膜,三明治结构复合薄膜击穿场强提高了148.5%,储能密度提高了235%。这种可靠的夹层结构,为同时提高介电常数和击穿场强提供了新思路。
李根[5]（2019）在《利用电子显微学方法测量常见铁性序参量的研究》文中研究指明铁性材料包括铁电材料、铁磁材料、反铁电材料和反铁磁材料等,它们作为功能材料被广泛应用于电容器、非易失存储器、储能元件和磁电耦合等领域。本论文以球差校正电子显微学为基础,以铁性序参量的测定为主线,首先分析了维纳滤波对铁电序参量测量的影响,而后测定了铁磁性La1-xSrxMn O3/Sr Ti O3薄膜体系纳米尺度的磁参数。接下来分析了反铁电铌酸银的微观结构,在此基础上给出了约化反铁电序参量的定义,并利用它研究了钽掺杂铌酸银体系的储能性能。现代电子显微学可定量测量铁电材料体系中的局域离子铁电位移,但图像处理中的滤波过程会在多大程度上影响测量结果目前尚无确定结论。我们结合定性分析和模拟实验论证了当所用参数合适时,维纳滤波不会降低非周期性位移的测量精度。具体的模拟实验表明,当非晶层厚度不超过4nm时,位移测量的平均相对长度偏差在12%以下,平均角度偏差在5°以内。EMCD技术是一种新型的基于电子显微学的磁性测量技术,其优点众多但磁矩分辨率还有待提高。通过充分考虑衍射动力学效应并优化数据处理过程,我们利用EMCD技术在纳米尺度上对磁性较弱的La1-xSrxMn O3/Sr Ti O3薄膜进行了研究,并求出了相应的磁参数,证明了其对较弱磁性体系测量的可行性与有效性。研究者们此前对反铁电材料结构的认识主要集中在介观尺度,而缺乏微观层面的了解。我们利用球差校正STEM技术得到了反铁电材料铌酸银的HAADF图像,发现其阳离子在相反的两个±[11—0]c方向存在位移并形成波浪状的（11—0）c原子面,并发现了90°反铁电畴壁和反相畴界两类典型缺陷。结合漫散射线我们发现B位铌离子在±[001]c方向上也存在位移并形成了一系列位移微区,其典型尺度约为10nm。每一微区中铌离子的±[001]c位移方向相同,且最大位移量约10pm。在此基础上,我们定义了基于实验图像的约化反铁电序参量,其适用于以铌酸银为代表的一系列复杂氧化物体系。我们借助寻峰和高斯拟合技术得到了钽元素掺杂前后铌酸银的约化反铁电序参量,发现掺杂后体系的约化反铁电序参量小幅下降。接下来在唯象理论的框架内,我们论证了反铁电序参量的增加和顺电相电容率的降低均能有效提高储能密度,而钽元素掺杂使得体系储能密度提高的主要原因则是掺杂后高温顺电相的电容率显着减小。最后在以上分析工作的基础上,我们给出了一种设计高性能静电储能材料的思路。
韩正宇[6]（2018）在《介电性能调控增强摩擦电纳米发电机输出性能的研究》文中研究说明随着工业社会的不断发展,能源消耗日益增高,传统化石能源的不可再生使其在未来不具有可持续性,同时化石能源的使用带来了严重的环境问题。因此,清洁、可再生的能源的开发成为人类发展的迫切需求。摩擦纳米发电机是近年来迅速发展的一种纳米能源器件,其成本低,小尺寸以及结构可设计性使其在能量收集、自供电微纳系统以及可穿戴电子器件方面具有独特的优势。然而,摩擦纳米发电机的输出功率密度不高一直是影响其实用化进程的制约因素。本论文根据摩擦纳米发电机的麦克斯韦位移电流原理和电容模型,采用调控摩擦介质层介电性能的策略提高摩擦纳米发电机的输出性能,并讨论其影响规律和机理。研究发现,通过在PDMS层中填充铁电相钛酸钡粉体能够有效提高PDMS基质的电容率,并对摩擦纳米发电机的输出产生显着的影响。测试结果表明,摩擦纳米发电机的输出性能随着介质层电容的增大而增大,并且通过极化,可以进一步大幅提升摩擦纳米发电机的输出性能,论文通过极化后介质内部形成的内建电势场,分析了介质极化对摩擦纳米发电机输出性能的增强机理,同时通过正反向极化的对比进行了验证。正向极化（极化方向指向摩擦接触面）时,其输出性能提升了接近75%,而当反向极化时,其输出性能降低了将近60%。研究结果表明,摩擦介质层的介电性能调控能够有效的增强摩擦纳米发电机的输出性能。论文基于摩擦电效应的位移电流原理,设计了一种类压电行为器件。通过具有不同功函数的材料设计多层结构器件,其可以表现出类似于压电材料的电学行为。通过压电常数测量仪以及铁电测量仪的测量分析,通过器件内部结构的优化,其d33常数可以达到26.2 pC/N。并且在压力作用下,其开路电压与压力呈良好的线性关系。论文通过电滞回线研究了其异质界面,同质界面的极化机制,可以将电荷分离的气孔类比于偶极子,气孔是使器件存在剩余极化的必要条件,并且异质界面的气孔可以通过外加应力使器件产生自发极化。通过控制界面上的中空孔的孔径和孔间距可以有效的改善器件的输出性能。
朱汉飞[7]（2017）在《BiFeO3基铁电异质结构及其电学性能研究》文中认为由于多铁材料同时存在铁电、铁磁以及铁弹性能而被广泛关注,成为当今材料科学领域的研究热点。在现今研究的单相多铁材料中,铁酸铋（BiFe03,BFO）是唯一能够在室温及以上温度同时呈现铁电性（TC～1100 K）和反铁磁性（TN～640 K）的材料,由于具有优异的磁电耦合效应而使之在传感器、信息存储、自旋电子器件以及微机电系统等诸多方面有着极大的应用前景。众所周知,纯相BFO材料存在的制备困难、高漏电以及弱磁性等问题一直是制约其发展和应用的瓶颈。相对于块体材料,BFO膜材料呈现出较好的绝缘特性和优异的铁电、铁磁性能。然而,目前BFO膜材料的制备温度通常较高（600～700 ℃C）,这不仅加剧了材料的漏电问题,而且也使之与大规模集成电路的兼容性面临巨大挑战。因此,如何利用优化的工艺制备性能优异的BFO膜材料,同时又能通过其他可行手段来降低沉积温度已成为当前BFO膜材料研究的热点课题。针对上述存在的诸多问题,本文采用射频磁控溅射技术制备了高品质的BFO外延及多晶膜材料,利用一系列检测手段对其微观结构和性能进行了表征和分析,以期能够改善甚至增强其各项性能。具体来说,本文的主要研究内容及结果可概括为以下几个方面:（1）采用射频磁控溅射技术在LAO单晶基底上沉积了一系列外延BFO薄膜,重点探索溅射气氛（Ar/O2比率）对薄膜微观结构及性能的影响。研究发现:所有薄膜在底电极附近均具有R/T两相共存区,随膜厚的增加膜内应力得以释放而形成单一 R相。溅射气氛虽未改变薄膜的外延生长及相组分,但对其介电、铁电及漏电性能具有显着影响。当Ar/O2为4:1时,薄膜呈现出最优电性能,其剩余极化强度（2Pr）和漏电流密度分别为150μC/cm2和3.6×10-4A/cm2。（2）在上述（1）的基础上,我们又着重研究了 Ar/O2比率对薄膜漏电机制的影响。研究发现不同Ar/O2比率下沉积的BFO薄膜存在三种不同的漏电机制:离子电导、肖特基发射及空间电荷限制电流。通过对薄膜压电形貌的表征以及膜内元素俄歇深度剖面的分析证实了上述漏电机制,并揭示了薄膜的表面形貌、生长缺陷与溅射气氛间的内在联系。（3）选用SRO为底电极,利用射频磁控溅射法分别在LAO、STO、YAO和LAST基底上制备了一系列BFO外延薄膜以研究单晶衬底对其性能的影响。研究表明沉积在不同基底上BFO薄膜的相组分和电性能具有明显差异。在所有薄膜中,生长在LAO上的BFO薄膜呈现出较低的介电损耗（tanδ<0.05）和漏电流密度（J<8×10-4 A/cm2）,其剩余极化强度（2Pr）为 150 μC/cm2。（4）在上述（3）的基础上,选用LAO（100）为基底,分别在SRO、LNO和LSCO氧化物电极上沉积一系列BFO薄膜并探索不同底电极对薄膜性能的影响。研究结果与（3）类似,不同底电极对薄膜相组分和电性能具有明显影响。总的来说,在SRO上沉积的BFO薄膜具有最优电性能,如低的介电损耗（tanδ<0.08）和漏电流密度（J～3.6×10-4A/cm2）,其剩余极化强度（2Pr）为150μC/cm2。（5）为了改善BFO薄膜的储能特性,我们在STO（100）单晶基底上沉积了BFO/BTO双层薄膜,系统研究了薄膜的微结构与电性能,着重分析了其能量存储性能。研究表明相对于单层BFO和BTO薄膜,BFO/BTO双层膜具有增强的介电、铁电以及优异的储能特性,其可恢复的储能密度高达51.2 J/cm3。基于空间电荷模型和LGD热力学理论,我们认为BFO/BTO双层膜增强的能量存储特性是由于空间电荷效应和界面电荷耦合共同作用的结果。（6）在中低温度（≤ 500 ℃C）下,利用优化的射频磁控溅射工艺在Pt/Ti/Si02/Si基底上成功沉积了 BFO多晶薄膜。研究表明450 ℃C和500 ℃C沉积的薄膜均已完全晶化为纯钙钛矿相,且呈现出较好的电性能。上述两种BFO薄膜的剩余极化强（2Pr）分别高达～170 μC/cm2和～280 μC/cm2;相比于500 ℃C沉积的薄膜,450 ℃C生长的BFO薄膜具有更低的介电损耗和漏电流。此外,两种薄膜均呈现出明显的压电响应。为了进一步降低BFO薄膜的漏电流以增强其铁电、压电性能,我们利用相同的沉积工艺制备了性能优异的BFO厚膜（>1μm）。研究发现相比于BFO 薄膜,其厚膜具有更低的损耗（tanδ<0.02 @ 450 ℃C,tanδ<0.03 @ 500 ℃C）和漏电流密度（J<6.1 × 1 0-6 A/cm2 @ 450 ℃C,J<2.9× 1 0-5 A/cm2 @ 500 ℃C）。另外,两种BFO厚膜均呈现出更加优异的铁电和压电性能,其剩余极化强度（2Pr）和面外压电系数（d33）分别高达231 μC/cm2和269 μC/cm2、66 pm/V和120 pm/V。
王宗荣[8]（2010）在《Ag-PST复合薄膜材料的制备及其介电性能研究》文中提出随着微电子学的迅猛发展及人们对于电子器件小型化程度要求不断地提高,市场上的电子产品也就越来越小。尽管尺寸减小了,但是对这些电子产品性能的要求却是越来越高的,要求他们的容量越来越大,响应速度越来越快等等,其中当然也包括记忆性的产品,如静态随机存储器、动态随机存储器等。而在这些存储及记忆性产品及器件中,介电材料的介电常数会最终决定器件的小型化的程度。而在小型化程度方面,毋庸置疑,与其他材料相比,薄膜材料在提高电子产品及器件的小型化程度方面具有明显的优势。综合这两个方面,可以知道,为了迎合小型化的发展趋势及要求,提高薄膜的介电常数是很有意义的一个课题。此外,根据已有报道,将金属颗粒引入到介电可调材料,由于增强了内部电场,其介电可调性也会显着提高。近年来,金属-介电相复合材料由于在一定条件下会产生渗流效应,在高介电常数材料方面具有良好的应用潜力,获得了研究者广泛的关注。然而,对于金属-介电相复合薄膜,一方面薄膜在厚度方向上的尺度可能仅为几百纳米,如果薄膜内的金属颗粒尺寸较大,导电相颗粒就很容易在薄膜厚度方向上形成导电通路而将上下电极导通,从而使介电薄膜失去作为介电材料的作用；另一方面由于渗流效应的产生本质是通过金属颗粒在材料中的组成及形貌而形成一系列表面面积大、间距较小的微电容,这些微电容相互之间形成串并联结构,使材料表观介电常数大大增加。可见,在复合薄膜材料中,金属相的粒径足够小是获得高介电常数的关键。因此,寻找更有效的技术和方法对薄膜中金属相的含量和粒度进行控制,对渗流型高介电常数可调性薄膜材料的成功突破将具有十分重要的意义。本文全面综述了微波可调铁电薄膜材料的研究发展及其应用,介绍了金属颗粒一陶瓷复相材料的研究现状及理论模型。此外,本文还总结了将纳米金属颗粒引入到材料中的一些方法,如溶胶凝胶、离子交换、离子注入、真空蒸镀等,其中对溶胶凝胶技术的概况、过程及应用等方面做了详细的介绍。本文采用溶胶凝胶镀膜技术,通过原位合成的方法将纳米银颗粒引入到（Pb0.4Sr0.6）TiO3薄膜中,通过改变银的含量及热处理工艺等手段,在ITO/glass基板上制备了纳米银颗粒分散的多晶钙钛矿相（以下称PST）薄膜。通过XRD研究其结构和晶相形成,扫描电子显微镜观察形貌及薄膜的厚度,利用高精度阻抗分析仪对薄膜样品的介电性能进行了测量,还应用了UV-VIS吸收谱研究了纳米银颗粒的粒径及数量。具体研究内容及结论如下：本文在溶胶中引入络合剂柠檬酸与乙酰丙酮作为混合络合剂,配制一系列的不同银含量（溶胶前驱体中Ag/Ti的摩尔比x=0.3-0.8）含量的Ag-（Pb, Sr）-Ti溶胶,然后在空气气氛中600℃下进行热处理即制备出纳米银-（Pb0.4Sr0.6）TiO3渗流型复合薄膜。其中银含量为x=0.7的薄膜的介电常数高达纯的（Pb0.4Sr0.6）TiO3薄膜的近5倍。而根据渗流理论,在渗流阈值附近,复合材料的介电损耗也会表现出非线性增加,而实验得到的损耗数据也证实了这一点。实际应用中的电子器件,损耗不宜很大,本文还探索了降低复合薄膜介电损耗的方法。即在复合薄膜中间引入了（Pb0.4Sr0.6）TiO3薄膜作为阻隔层,以阻断载流子传播的通道,在不损害介电常数的同时降低了低频下由空间电荷引起的介电损耗。此外,本文还探索不同隐含量薄膜的可调性。引入纳米银颗粒的薄膜的可调性明显地提高了,本文得到纯的PST薄膜的可调性为28%,Ag0.3-PST的可调性为38%,而Ag0.5-PST薄膜的可调性为39.5%,可见引入纳米银颗粒有利于提高薄膜的可调性。
周益春,唐明华[9]（2009）在《铁电薄膜及铁电存储器的研究进展》文中认为铁电薄膜是具有铁电性且厚度尺寸为数纳米到数微米的薄膜材料,因其在非挥发性铁电随机存储器方面的潜在应用而受到广泛关注。综述了新型无铅、无疲劳Bi4Ti3O12（BIT）基铁电薄膜材料的制备和改性及性能表征方法,阐述了铁电薄膜的3种失效机制及铁电薄膜存储器的研究现状,最后提出了铁电薄膜及存储器今后可能的研究方向。
贺建龙[10]（2008）在《BPST陶瓷性能及铁电移相器的设计研究》文中认为钙钛矿型ABO3结构铁电材料钛酸锶钡（Ba1-xSrxTiO3,BST）系铁电体材料由于其介电非线性强,其电容率可由外加偏置电场来减小进行调制,因而可以作为移相器、滤波器及振荡器等微波器件中的调谐材料。本文针对其在微波移相器上的应用进行了材料与器件的基础研究。对于材料的研究,本文选择了对BST进行掺杂PbO进行A位取代以期获得好的性能。通过固相反应法制备了一系列BPST（Ba1-xPbySrxTiO3,x=0.4-0.6,y=0-0.4）靶材陶瓷,研究了其微观结构和表面形貌,测试了其介电常数和损耗与温度（-40℃-80℃）的关系。对其XRD图谱分析表明:BPST具有和BST相同的钙钛矿型结构,都是均一相的固溶体。随着铅的增加,晶胞的a轴有所变小（0.39582nm变到0.39451nm,以x=0.4系为例,下同）,在室温下晶格由原来的顺电相立方相转向铁电四方相;其ESEM照片表明:在一定烧结温度下,适量的铅能改善结晶度,使晶粒变大和更规则,然而过多的铅使孔洞增多,性能变差;对其介电温度谱测试表明:随铅的增加,其居里点温度升高（从-25℃变到80℃以上）。损耗峰均发生在居里温度附近,在顺电相时比铁电相的损耗要低,并且其损耗随温度增大而降低。对于掺铅的BPST其电容率峰值和损耗均比BST要平坦,因而温度稳定性改善。室温下,其介电常数为1000到2000之间,损耗一般均在0.01以下,最好为Ba0.4Sr0.6TiO3的0.002。在器件上,应用了HFSS软件对共面波导（CPW）型铁电移相器的结构进行了设计与仿真。初步仿真了三种结构的移相器的特征阻抗,移相量与插入损耗（BST基板移相器,BST薄膜移相器与周期加载电容共面波导型移相器单元）。仿真结果表明:对于BST作为基板的移相器,其特征阻抗值低,移相量也大,对材料要求降低介电常数,适合于较低频率（小于10GHz）。对于薄膜型的移相器,其等效介电常数不大（约为10左右）,因而对介电常数的大小没有太大限制,并适合于较高频率;对于周期性加载电容结构,其所需加的偏压最小,但其工作频率与其结构关系密切,仿真得到三者的优值分别为1700/dB,500/dB,590/dB,实现了移相的目标。
二、铁电薄膜电容率与厚度的关系研究（论文开题报告）
（1）论文研究背景及目的
此处内容要求：
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例：
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
（2）本文研究方法
调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、铁电薄膜电容率与厚度的关系研究（论文提纲范文）
（1）钙钛矿结构铁电薄膜中能量竞争与畴结构的热力学分析和相场模拟（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 多铁性、铁电性与铁电薄膜 |
| 1.1.1 物质的铁性和多铁性材料 |
| 1.1.2 电介质的物理性质及分类 |
| 1.1.3 铁电研究的历史与应用 |
| 1.1.4 铁电畴结构和铁电薄膜 |
| 1.2 铁电材料的研究方法 |
| 1.2.1 铁电材料的实验手段 |
| 1.2.2 铁电材料的理论基础 |
| 1.2.3 铁电材料的模拟计算 |
| 1.3 钙钛矿结构铁电体 |
| 1.3.1 钙钛矿结构及钙钛矿铁电体 |
| 1.3.2 钛酸钡材料 |
| 1.3.3 铁酸铋材料 |
| 1.4 本论文的目的和主要研究内容 |
| 第2章 理论背景和模拟方法 |
| 2.1 铁电材料的热力学唯象分析 |
| 2.1.1 Landau相变理论 |
| 2.1.2 弹性能的贡献 |
| 2.1.3 Landau–Gingzburg理论 |
| 2.1.4 Landau–Gingzburg–Denvonshire唯象理论 |
| 2.1.5 自由能的热力学表达 |
| 2.2 铁电材料的相场模型 |
| 2.2.1 序参量和演化方程 |
| 2.2.2 铁电体的自由能 |
| 2.2.3 钙钛矿铁电体的相场模型 |
| 2.3 相场模拟的数值方法 |
| 2.3.1 力学平衡 |
| 2.3.2 电学平衡 |
| 2.3.3 半隐式傅里叶谱法 |
| 第3章 高应变铁酸铋薄膜的畴界分析 |
| 3.1 引言 |
| 3.1.1 铁电畴界和协调条件 |
| 3.1.2 铁酸铋的超四方相 |
| 3.1.3 本工作的介绍 |
| 3.2 畴界能量的热力学分析 |
| 3.2.1 畴界能 |
| 3.2.2 突变界面的静电能与电学失调 |
| 3.2.3 突变界面的弹性能与力学失调 |
| 3.2.4 畴界方向的确定 |
| 3.2.5 应变导致的相分离 |
| 3.2.6 小结 |
| 3.3 铁酸铋的畴与畴界 |
| 3.3.1 铁酸铋内的畴 |
| 3.3.2 铁酸铋内的畴界 |
| 3.4 铁酸铋畴界的结果与讨论 |
| 3.4.1 相场模型 |
| 3.4.2 电学和力学失调效应 |
| 3.4.3 应变导致的相分离效应 |
| 3.4.4 高压缩应变铁酸铋薄膜中的准同型相界 |
| 3.5 小结 |
| 第4章 铁酸铋超薄膜中的纯四方相 |
| 4.1 引言 |
| 4.1.1 铁电超薄膜 |
| 4.1.2 铁酸铋超薄膜的研究进展 |
| 4.1.3 本工作的介绍 |
| 4.2 理论模型 |
| 4.2.1 自由能的唯象描述 |
| 4.2.2 模拟系数的选择与拟合 |
| 4.3 模拟结果与分析 |
| 4.3.1 四方相的热力学分析 |
| 4.3.2 铁酸铋超薄膜的相场模拟 |
| 4.4 小结 |
| 第5章 纳米孔阵列下钛酸钡薄膜的畴分裂 |
| 5.1 引言 |
| 5.1.1 铁电薄膜的条纹畴和边界效应 |
| 5.1.2 微观铁电体的制备工艺 |
| 5.1.3 本工作的介绍 |
| 5.2 理论模型与方法 |
| 5.2.1 自由能表达式与系数 |
| 5.2.2 模拟过程及蒙特卡罗方法 |
| 5.3 结果与讨论 |
| 5.3.1 正方形纳米孔的畴结构及能量分析 |
| 5.3.2 三角形形纳米孔的畴结构及能量分析 |
| 5.3.3 材料的压电性和介电性 |
| 5.4 小结 |
| 第6章 总结和展望 |
| 6.1 总结 |
| 6.2 展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 简历与科研成果 |
（2）聚合物/钛酸钡复合材料基柔性压电、摩擦电纳米发电机研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 研究背景 |
| 1.2 纳米发电机的理论基础 |
| 1.2.1 压电纳米发电机概述 |
| 1.2.2 摩擦电纳米发电机概述 |
| 1.2.3 压电-摩擦电复合纳米发电机概述 |
| 1.3 柔性钛酸钡/聚合物复合材料基纳米发电机研究进展 |
| 1.3.1 钛酸钡的物理特性及制备方法 |
| 1.3.2 柔性钛酸钡/聚合物复合材料基压电纳米发电机 |
| 1.3.3 柔性钛酸钡/聚合物复合材料基摩擦电纳米发电机 |
| 1.3.4 柔性钛酸钡/聚合物复合材料基压电-摩擦电复合纳米发电机 |
| 1.4 纳米发电机多功能化应用 |
| 1.4.1 机械能转化 |
| 1.4.2 自供能传感 |
| 1.5 目前研究存在的问题 |
| 1.6 本论文研究目的和内容 |
| 1.6.1 研究目的 |
| 1.6.2 研究内容 |
| 第二章 石墨烯和BaTiO_3协同增强PVDF纺丝纤维压电性研究 |
| 2.1 前言 |
| 2.2 实验部分 |
| 2.2.1 实验原料及试剂 |
| 2.2.2 静电纺丝纳米纤维制备 |
| 2.2.3 压电纳米发电机器件制备 |
| 2.2.4 表征 |
| 2.3 结果与讨论 |
| 2.3.1 Gr纳米片和BaTiO_3纳米颗粒表征 |
| 2.3.2 静电纺丝复合纤维材料制备与表征 |
| 2.3.3 压电纳米发电机性能表征 |
| 2.3.4 压电纳米发电机应用展示 |
| 2.4 本章小结 |
| 第三章 核壳结构PMMA@BaTiO_3纳米线增强PVDF-TrFE纺丝纤维压电性研究 |
| 3.1 前言 |
| 3.2 实验部分 |
| 3.2.1 实验原料及试剂 |
| 3.2.2 BaTiO_3纳米线(NWs)的制备 |
| 3.2.3 PMMA@BaTiO_3核壳纳米线的合成 |
| 3.2.4 静电纺丝制备PMMA@BaTiO_3/PVDF-TrFE纳米纤维 |
| 3.2.5 纳米发电机的制备 |
| 3.2.6 表征 |
| 3.3 结果与讨论 |
| 3.3.1 BaTiO_3 NWs与 PMMA@BaTiO_3 NWs的合成与表征 |
| 3.3.2 静电纺丝复合纤维材料制备与表征 |
| 3.3.3 压电纳米发电机性能表征 |
| 3.3.4 压电纳米发电机在生物机械运动领域研究 |
| 3.4 本章小结 |
| 第四章 柔性BaTiO_3/纤维素复合材料制备及其压电与摩擦电耦合作用研究 |
| 4.1 前言 |
| 4.2 实验部分 |
| 4.2.1 实验原料及试剂 |
| 4.2.2 纤维素溶液的制备 |
| 4.2.3 BaTiO_3/纤维素气凝胶的制备 |
| 4.2.4 BaTiO_3/纤维素/PDMS复合薄膜制备 |
| 4.2.5 纳米发电机器件制备 |
| 4.2.6 表征 |
| 4.3 结果与讨论 |
| 4.3.1 BaTiO_3/纤维素/PDMS复合材料制备与表征 |
| 4.3.2 纳米发电机压电输出性能表征 |
| 4.3.3 纳米发电机摩擦电输出性能表征 |
| 4.3.4 纳米发电机压电-摩擦电耦合 |
| 4.4 本章小结 |
| 第五章 介电调控BaTiO_3/纤维素复合纸基摩擦电纳米发电机性能及其多功能化应用研究 |
| 5.1 前言 |
| 5.2 实验部分 |
| 5.2.1 实验原料及试剂 |
| 5.2.2 BaTiO_3/纤维素气凝胶纸的制备 |
| 5.2.3 Ag/PDMS薄膜的制备 |
| 5.2.4 摩擦电纳米发电机的制备 |
| 5.2.5 CNTs电极的制备 |
| 5.2.6 表征 |
| 5.3 结果与讨论 |
| 5.3.1 BaTiO_3/纤维素复合气凝胶纸的制备与表征 |
| 5.3.2 摩擦电纳米发电机的工作原理 |
| 5.3.3 摩擦材料层的介电表征 |
| 5.3.4 摩擦纳米发电机电输出性能测试 |
| 5.3.5 摩擦纳米发电机在无线传输中的应用 |
| 5.3.6 摩擦纳米发电机在电化学聚合中的应用 |
| 5.4 本章小结 |
| 第六章 结论与展望 |
| 6.1 结论 |
| 6.2 主要创新点 |
| 6.3 展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 博士期间发表的学术论文和科研成果目录 |
（3）石墨烯和二硫化钼光电探测器及其红外调控机制研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 研究背景 |
| 1.2 二维材料的基本结构与性质 |
| 1.2.1 二维材料的发现与分类 |
| 1.2.2 石墨烯的基本结构与性质 |
| 1.2.3 二维过渡金属硫属化合物的基本结构与性质 |
| 1.3 二维材料光电探测器的理论基础 |
| 1.3.1 二维材料光电探测器的工作原理 |
| 1.3.2 光电探测器的关键性能参数 |
| 1.4 二维材料光探测器的研究历史与现状 |
| 1.4.1 基于石墨烯光电探测器的研究进展 |
| 1.4.2 基于二维过渡金属硫属化合物光电探测器的研究进展 |
| 1.5 课题的提出与论文结构安排 |
| 第二章 二维材料光电探测器的制备与表征手段 |
| 2.1 二维材料的制备方法 |
| 2.1.1 自顶向下 |
| 2.1.2 自下而上 |
| 2.2 二维材料的转移方法 |
| 2.2.1 湿法转移 |
| 2.2.2 干法转移 |
| 2.3 二维材料光电子器件的微纳加工方法 |
| 2.3.1 二维材料精准转移平台 |
| 2.3.2 无掩膜直写光刻系统 |
| 2.3.3 反应离子刻蚀系统 |
| 2.3.4 微区电极制备 |
| 2.3.5 样品表面处理 |
| 2.4 二维材料光电子器件的测试与表征手段 |
| 2.4.1 样品成分与结构表征 |
| 2.4.2 二维材料光电子器件性能测试 |
| 2.4.3 实验材料与试剂 |
| 2.5 本章小结 |
| 第三章 周期铁电畴调控石墨烯红外探测的理论研究 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 石墨烯表面等离激元概述 |
| 3.3 器件的理论计算与仿真 |
| 3.3.1 器件结构设计与模型建立 |
| 3.3.2 铁电畴极化对石墨烯载流子的影响 |
| 3.3.3 铁电畴极化对石墨烯光响应的影响 |
| 3.3.4 器件光电探测性能理论计算 |
| 3.4 本章小结 |
| 第四章 可擦写石墨烯载流子周期分布及在可调红外探测的研究 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 器件的制备与结构 |
| 4.2.1 器件的结构与制备工艺 |
| 4.2.2 器件的结构表征 |
| 4.2.3 可擦写石墨烯载流子浓度分布 |
| 4.3 可调红外光电探测应用 |
| 4.3.1 周期铁电畴调控石墨烯中红外选择性响应 |
| 4.3.2 器件的可调红外探测性能表征 |
| 4.4 本章小结 |
| 第五章 金属表面等离激元增强二硫化钼近红外探测的研究 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 金属表面等离激元概述 |
| 5.3 基于纳米金颗粒/少层二硫化钼光电探测器的制备与表征 |
| 5.3.1 器件的制备 |
| 5.3.2 结构表征 |
| 5.3.3 纳米金颗粒对少层二硫化钼光响应的影响 |
| 5.3.4 纳米金颗粒对器件近红外光电性能的影响 |
| 5.4 表面等离激元增强二硫化钼光响应及近红外光探测的机理分析 |
| 5.5 本章小结 |
| 第六章 异质结增强二硫化钼光响应及近红外探测的研究 |
| 6.1 引言 |
| 6.2 基于阶梯状二硫化钼/硅异质结光电探测器的制备与测试 |
| 6.2.1 器件的制备 |
| 6.2.2 结构表征 |
| 6.2.3 快速热处理对器件光电流的影响 |
| 6.2.4 器件的光电探测性能测试 |
| 6.3 异质结增强二硫化钼光响应及近红外光电探测的机理分析 |
| 6.4 本章小结 |
| 第七章 全文总结与展望 |
| 7.1 全文总结 |
| 7.2 论文工作主要创新点 |
| 7.3 后续工作展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 攻读博士学位期间取得的成果 |
（4）PVDF基复合介质膜的储能特性研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 引言 |
| 1.2 介电材料 |
| 1.2.1 介电材料概述 |
| 1.2.2 介电材料的极化机理 |
| 1.2.3 介电材料的基本性能参数及其影响因素 |
| 1.3 介电材料的分类 |
| 1.3.1 介电陶瓷材料 |
| 1.3.2 聚合物材料 |
| 1.3.3 PVDF基复合材料 |
| 1.4 PVDF基复合介电材料的研究现状 |
| 1.4.1 聚合物基体改性 |
| 1.4.2 填料掺杂及改性 |
| 1.4.3 全有机复合 |
| 1.5 本论文的研究意义、研究内容及创新点 |
| 1.5.1 研究意义 |
| 1.5.2 研究内容 |
| 1.5.3 创新点 |
| 第二章 研究方法与研究方案 |
| 2.1 研究难点 |
| 2.2 PVDF基复合介质膜的制备方法 |
| 2.2.1 溶液共混法 |
| 2.2.2 熔融法 |
| 2.2.3 热压法 |
| 2.3 PVDF基复合介质膜研究方案 |
| 2.3.1 实验原料及设备 |
| 2.3.2 实验流程及测试方法 |
| 第三章 P(VDF-HFP)薄膜的制备及其工艺优化 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 溶剂对P(VDF-HFP)薄膜储能特性的影响 |
| 3.2.1 不同溶剂结晶的P(VDF-HFP)薄膜制备 |
| 3.2.2 不同溶剂结晶的P(VDF-HFP)薄膜表征 |
| 3.2.3 不同溶剂结晶的P(VDF-HFP)薄膜储能特性 |
| 3.3 溶液浓度对P(VDF-HFP)薄膜储能特性的影响 |
| 3.3.1 不同溶液浓度P(VDF-HFP)薄膜制备 |
| 3.3.2 不同溶液浓度P(VDF-HFP)薄膜表征 |
| 3.3.3 不同溶液浓度P(VDF-HFP)薄膜储能特性 |
| 3.4 驱溶温度对P(VDF-HFP)薄膜储能特性的影响 |
| 3.4.1 不同驱溶温度的P(VDF-HFP)薄膜制备 |
| 3.4.2 不同驱溶温度的P(VDF-HFP)薄膜表征 |
| 3.4.3 不同驱溶温度的P(VDF-HFP)薄膜储能特性 |
| 3.5 本章小结 |
| 第四章 P(VDF-HFP)/BaTiO_3复合薄膜的储能特性研究 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 P(VDF-HFP)/BaTiO_3复合薄膜的制备及其性能测试 |
| 4.2.1 多巴胺改性BaTiO_3 |
| 4.2.2 P(VDF-HFP)/BT@DPA复合薄膜制备 |
| 4.2.3 P(VDF-HFP)/BT@DPA复合薄膜表征 |
| 4.2.4 P(VDF-HFP)/BT@DPA复合薄膜储能特性 |
| 4.3 P(VDF-HFP)/BT@DPA渐变结构复合材料的制备及其性能测试 |
| 4.3.1 P(VDF-HFP)/BT@DPA渐变结构复合材料制备 |
| 4.3.2 P(VDF-HFP)/BT@DPA渐变结构复合材料表征 |
| 4.3.3 P(VDF-HFP)/BT@DPA渐变结构复合材料储能特性 |
| 4.4 本章小结 |
| 第五章 P(VDF-HFP)/BaTiO_3/BNNSs三明治结构复合薄膜的制备及其性能测试 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 氮化硼纳米片(BNNSs)制备 |
| 5.2.1 BNNSs制备 |
| 5.2.2 BNNSs表征 |
| 5.3 P(VDF-HFP)/BNNSs/P(VDF-HFP)三明治结构复合薄膜制备及测试 |
| 5.3.1 PBP复合薄膜制备及测试 |
| 5.3.2 BNNSs浓度对复合薄膜的影响 |
| 5.4 PBP/BT@DPA三明治结构复合薄膜制备及测试 |
| 5.4.1 流延法制备PBP/BT@DPA三明治结构复合薄膜 |
| 5.4.2 PBP/BT@DPA复合薄膜表征 |
| 5.4.3 PBP/BT@DPA复合薄膜储能特性 |
| 5.5 本章小结 |
| 第六章 总结与展望 |
| 6.1 总结 |
| 6.2 展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士学位期间取得的成果 |
（5）利用电子显微学方法测量常见铁性序参量的研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 主要符号对照表 |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 铁磁体与铁电体 |
| 1.1.1 铁磁体 |
| 1.1.2 铁电体 |
| 1.2 反铁电材料研究现状 |
| 1.2.1 畴结构研究 |
| 1.2.2 磁电耦合与压电性能研究 |
| 1.2.3 储能性能研究 |
| 1.2.4 铌酸银研究概况 |
| 1.3 唯象理论简介 |
| 1.3.1 朗道的连续相变理论 |
| 1.3.2 金茨堡和德文希尔的推广 |
| 1.3.3 Kittel的早期反铁电模型 |
| 1.3.4 Tolédano的反铁电模型 |
| 1.4 论文研究目的、思路及研究内容 |
| 1.4.1 研究目的 |
| 1.4.2 研究内容 |
| 第2章 电镜理论与实验方法 |
| 2.1 球差校正透射电子显微学 |
| 2.1.1 透射电子显微镜基本结构 |
| 2.1.2 像差简介 |
| 2.1.3 球差校正透射电镜基本原理 |
| 2.2 扫描透射电子显微学 |
| 2.2.1 STEM理论基础 |
| 2.2.2 明场像与环形明场像 |
| 2.2.3 暗场像 |
| 2.2.4 理想的线性成像 |
| 2.3 常用分析电子显微学方法 |
| 2.3.1 选区电子衍射 |
| 2.3.2 会聚束电子衍射 |
| 2.3.3 X射线能量色散谱 |
| 2.3.4 电子能量损失谱 |
| 2.4 宏观测试方法 |
| 2.4.1 X射线衍射 |
| 2.4.2 超导量子干涉仪 |
| 2.5 实验仪器与试样 |
| 2.5.1 实验设备 |
| 2.5.2 样品来源 |
| 2.5.3 试样制备方法 |
| 2.5.4 计算机平台 |
| 第3章 维纳滤波对包含非周期位移图像的影响 |
| 3.1 本章引论 |
| 3.2 理论分析 |
| 3.2.1 维纳滤波的基本原理 |
| 3.2.2 非周期性位移在频域的体现 |
| 3.3 模拟实验 |
| 3.3.1 模型构建 |
| 3.3.2 图像模拟 |
| 3.3.3 数据分析 |
| 3.4 本章小结 |
| 第4章 LSMO薄膜磁参数的EMCD测量 |
| 4.1 本章引论 |
| 4.2 EMCD技术的原理、发展与应用 |
| 4.2.1 EMCD理论基础 |
| 4.2.2 EMCD方法的应用和发展 |
| 4.3 LSMO室温磁参数的EMCD测量 |
| 4.4 本章小结 |
| 第5章 反铁电相铌酸银的原子尺度结构 |
| 5.1 本章引论 |
| 5.2 铌酸银中的反铁电位移与两类主要缺陷 |
| 5.2.1 反铁电位移 |
| 5.2.2 反铁电畴界 |
| 5.2.3 反相畴壁 |
| 5.3 铌原子的±[001]c位移微区 |
| 5.4 本章小结 |
| 第6章 钽掺杂铌酸银储能性能增强的分析 |
| 6.1 本章引论 |
| 6.2 约化反铁电序参量 |
| 6.3 钽掺杂铌酸银储能性能增强的分析 |
| 6.3.1 实验结果 |
| 6.3.2 数据分析 |
| 6.4 本章小结 |
| 第7章 结论 |
| 附录A EMCD谱图处理的MATLAB代码 |
| 附录B EELS散射截面的推导 |
| 附录C EMCD分析用到的布洛赫波理论 |
| 附录D 含动力学因子的EELS二次微分散射截面 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 个人简历、在学期间发表的学术论文与研究成果 |
（6）介电性能调控增强摩擦电纳米发电机输出性能的研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 引言 |
| 1.2 摩擦电纳米发电机 |
| 1.2.1 摩擦电纳米发电机基本原理 |
| 1.2.2 摩擦电纳米发电机基本工作模式 |
| 1.3 摩擦电纳米发电机输出性能的影响因素 |
| 1.3.1 材料选择对摩擦电纳米发电机的影响 |
| 1.3.2 表面图形化处理对摩擦电纳米发电机的影响 |
| 1.3.3 环境湿度对摩擦电纳米发电机的影响 |
| 1.3.4 环境温度对摩擦电纳米发电机的影响 |
| 1.3.5 工作频率对摩擦电纳米发电机的影响 |
| 1.4 摩擦电纳米发电机的应用 |
| 1.4.1 能量收集领域 |
| 1.4.2 传感器领域 |
| 1.5 本论文研究目的 |
| 第二章 介质层介电性能调控对PDMS基薄膜摩擦电纳米发电机的影响 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 实验药品与仪器 |
| 2.2.1 实验药品 |
| 2.2.2 实验仪器 |
| 2.3 钛酸钡粉体的制备与表征 |
| 2.3.1 钛酸钡粉体的制备 |
| 2.3.2 钛酸钡陶瓷粉体的结构表征 |
| 2.4 填充钛酸钡的PDMS基薄膜的制备 |
| 2.4.1 旋涂胶液的配制 |
| 2.4.2 复合薄膜的制备 |
| 2.5 填充钛酸钡的PDMS基薄膜结构表征 |
| 2.5.1 填充钛酸钡的PDMS基薄膜的厚度 |
| 2.5.2 复合薄膜的微观形貌表征 |
| 2.6 填充钛酸钡的PDMS基薄膜输出性能表征 |
| 2.6.1 钛酸钡含量对复合薄膜介电性能的影响 |
| 2.6.2 钛酸钡含量对复合薄膜输出性能的影响 |
| 2.6.3 极化处理对复合薄膜性能的影响 |
| 2.7 本章小结 |
| 第三章 基于摩擦电效应的类压电行为探究 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 基于摩擦电效应的类压电行为器件的制作 |
| 3.3 基于摩擦电效应的类压电行为器件性能探究 |
| 3.3.1 无孔器件性能及按压方式对器件输出性能的影响 |
| 3.3.2 无孔器件的铁电压电性能测试 |
| 3.4 尼龙-PDMS层数对器件最大输出的影响 |
| 3.5 孔径以及孔的排布对器件最大输出的影响 |
| 3.6 器件对压力的传感性能 |
| 3.7 结论 |
| 第四章 总结与展望 |
| 4.1 总结 |
| 4.2 展望 |
| 参考文献 |
| 硕士期间发表论文 |
| 致谢 |
（7）BiFeO3基铁电异质结构及其电学性能研究（论文提纲范文）
| 主要符号缩写 |
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 引言 |
| 1.2 多铁性材料概述 |
| 1.2.1 多铁材料的基本性质 |
| 1.2.2 多铁材料的分类 |
| 1.2.3 多铁材料的应用前景 |
| 1.3 单相多铁材料BFO |
| 1.3.1 晶体结构 |
| 1.3.2 基本特性 |
| 1.3.3 BFO薄膜材料的潜在应用 |
| 1.4 BFO薄膜材料制备技术 |
| 1.4.1 磁控溅射沉积技术 |
| 1.4.2 其它制备技术 |
| 1.5 BFO薄膜材料的研究进展 |
| 1.5.1 国内外研究现状 |
| 1.5.2 当前存在的主要问题 |
| 1.6 本文研究背景及主要内容 |
| 1.6.1 课题研究背景 |
| 1.6.2 主要研究内容 |
| 第2章 样品的制备与表征 |
| 2.1 BFO样品的制备 |
| 2.1.1 实验材料 |
| 2.1.2 制备流程 |
| 2.2 BFO样品的表征 |
| 2.2.1 微观结构表征 |
| 2.2.2 电学性能测试 |
| 第3章 BFO异质外延薄膜的微结构与电性能 |
| 3.1 溅射气氛对BFO薄膜微结构与电性能的影响 |
| 3.1.1 不同Ar/O_2比率下薄膜的晶体结构 |
| 3.1.2 不同Ar/O_2比率下薄膜的微结构 |
| 3.1.3 不同Ar/O_2比率下薄膜的介电性能 |
| 3.1.4 不同Ar/O_2比率下薄膜的铁电性能 |
| 3.1.5 不同Ar/O_2比率下薄膜的漏电流特性 |
| 3.2 溅射气氛对BFO薄膜漏电机制的影响 |
| 3.2.1 薄膜漏电流曲线拟合 |
| 3.2.2 压电响应形貌 |
| 3.2.3 俄歇深度剖面分析 |
| 3.2.4 薄膜漏电机制理论分析 |
| 3.3 单晶基底对BFO薄膜性能的影响 |
| 3.3.1 BFO/SRO/Sub异质结构的晶体结构 |
| 3.3.2 BFO/SRO/Sub异质结构的介电性能 |
| 3.3.3 BFO/SRO/Sub异质结构的漏电流特性 |
| 3.3.4 BFO/SRO/Sub异质结构的压电形貌 |
| 3.3.5 BFO/SRO/Sub异质结构的铁电性能 |
| 3.4 氧化物底电极对BFO薄膜性能的影响 |
| 3.4.1 BFO/OBE/LAO异质结构的晶体结构 |
| 3.4.2 BFO/OBE/LAO异质结构的介电性能 |
| 3.4.3 BFO/OBE/LAO异质结构的铁电性能 |
| 3.4.4 BFO/OBE/LAO异质结构的压电形貌 |
| 3.4.5 BFO/OBE/LAO异质结构的漏电流特性 |
| 3.5 本章小结 |
| 第4章 BiFeO_3/BaTiO_3双层膜微结构与电性能 |
| 4.1 BFO/BTO双层膜的晶体结构 |
| 4.2 BFO/BTO双层膜的微观结构 |
| 4.3 BFO/BTO双层膜的漏电、铁电及储能特性 |
| 4.4 空间电荷效应与静电耦合效应 |
| 4.5 BFO/BTO双层膜的介电性能 |
| 4.6 本章小结 |
| 第5章 中低温BiFeO_3多晶膜微结构与电性能 |
| 5.1 BFO多晶薄膜的微结构与电性能 |
| 5.1.1 晶体结构与极图分析 |
| 5.1.2 微结构与表面形貌 |
| 5.1.3 电学性能 |
| 5.1.4 压电形貌 |
| 5.2 BFO多晶厚膜的微结构与电性能 |
| 5.2.1 相组分与晶体取向 |
| 5.2.2 微观形貌 |
| 5.2.3 介电性能 |
| 5.2.4 漏电流特性 |
| 5.2.5 铁电性能 |
| 5.2.6 压电性能 |
| 5.3 本章小结 |
| 第6章 结论与展望 |
| 6.1 结论 |
| 6.2 主要创新点 |
| 6.3 展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 攻读学位期间发表的论文及取得的成果 |
| 附录Ⅰ |
| 附录Ⅱ |
| 附件 |
| 学位论文评阅及答辩情况表 |
（8）Ag-PST复合薄膜材料的制备及其介电性能研究（论文提纲范文）
| 致谢 |
| 摘要 |
| Abstract |
| 目录 |
| 1 绪论 |
| 2 文献综述 |
| 2.1 介电材料的发展及钙钛矿相材料的崛起 |
| 2.2 主要介电薄膜材料的研究现状 |
| 2.2.1 钛酸锶钡(BST) |
| 2.2.2 钛酸锶铅(PST) |
| 2.3 金属-介电相复合薄膜材料 |
| 2.3.1 金属-介电相复合薄膜材料的发展及研究现状 |
| 2.3.2 渗流型复合薄膜 |
| 2.3.3 薄膜中纳米粒子制备方法 |
| 2.4 本论文的研究目的意义及研究内容 |
| 3 样品制备、实验方法和测试方法 |
| 3.1 实验原料及前期准备 |
| 3.1.1 实验原料 |
| 3.1.2 实验设备及器材 |
| 3.1.3 基板的清洗工艺 |
| 3.2 物相结构和介电性能测试方法 |
| 3.2.1 X射线衍射(XDR) |
| 3.2.2 扫描电子显微镜(SEN) |
| 3.2.3 电子探针x射线显微分析(EDX) |
| 3.2.4 紫外可见光吸收光谱(UV-Vis Spectar) |
| 3.2.5 介电性能测量 |
| 4 乙酰丙酮为络合剂的Ag-PST薄膜的形成介电性能研究 |
| 4.1 乙酰丙酮为络合剂的Ag-PST薄膜溶胶先驱体及薄膜的制备 |
| 4.2 乙酰丙酮的络合机理 |
| 4.3 薄膜的形成及介电性能研究 |
| 4.3.1 溶胶前躯体浓度为0.5mol/L的Ag-PST复合薄膜形成的研究及介电性能研究 |
| 4.3.2 溶胶前躯体浓度为0.2mol/L的Ag-PST复合薄膜形成的研究及介电性能研究 |
| 4.4 本章小结 |
| 5 乙酰丙酮与柠檬酸为络合剂的Ag-PST薄膜的形成及介电性能研究 |
| 5.1 以柠檬酸与乙酰丙酮作为络合剂的溶胶先驱体及薄膜的制备 |
| 5.2 柠檬酸的络合机理 |
| 5.3 不同银含量的薄膜的介电性能研究 |
| 5.4 空气气氛中纳米银颗粒形成机理分析 |
| 5.5 本章小结 |
| 6 夹层复合薄膜的介电性能研究 |
| 6.1 单层阻隔层复合薄膜的最佳位置及厚度研究 |
| 6.2 双层阻隔层复合薄膜的最佳位置及厚度研究 |
| 6.3 本章小结 |
| 7 复合薄膜的介电可调性的研究 |
| 8 参考文献 |
| 9 全文研究总结及展望 |
| 9.1 研究总结 |
| 9.2 存在问题与展望 |
| 攻读学位期间发表的学术论文 |
（9）铁电薄膜及铁电存储器的研究进展（论文提纲范文）
| 0 引言 |
| 1 Bi4Ti3O12 (BIT) 基铁电薄膜材料的制备、改性及性能表征 |
| 1.1 钕掺杂量对BNT薄膜的微观结构及电学性能的影响 |
| 1.2 退火温度对BNT薄膜的微观结构及电学性能的影响 |
| 1.3 退火时间对BNT薄膜的微观结构及电学性能的影响 |
| 1.4 薄膜厚度对BNT薄膜的微观结构及电学性能的影响 |
| 2 铁电薄膜及器件主要的3种失效机制 |
| 2.1 铁电薄膜的失效行为 |
| 2.1.1 疲劳 |
| 2.1.2 印记 |
| 2.1.3 保持性能损失 |
| 2.2 双界面层印记失效模型 |
| 2.2.1 双界面层模型的建立 |
| 2.2.2 界面层电导率和厚度对印记的影响 |
| 2.2.3 双界面层模型与实验电滞回线的比较 |
| 2.2.4 减小印记失效的理论方法 |
| 3 铁电薄膜存储器的研究现状 |
| 3.1 非挥发性存储器 |
| 3.2 铁电随机存储器FeRAM |
| 3.3 铁电场效应晶体管FeFET |
| 3.4 存在的主要问题 |
| 4 展望 |
| 5 结语 |
（10）BPST陶瓷性能及铁电移相器的设计研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 1 绪论 |
| 1.1 本课题的研究背景与意义 |
| 1.2 铁电理论概述及其在材料研究的应用 |
| 1.3 BST 系可调谐铁电材料及器件的研究进展 |
| 1.4 课题来源及本文研究的主要内容 |
| 2 BPST 系列陶瓷的制备工艺研究 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 BPST 系列陶瓷的制备 |
| 2.3 BST 系列靶材的工艺研究 |
| 2.4 本章小结 |
| 3 BPST 系列陶瓷的微观结构分析 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 BST 系列陶瓷靶材的微结构分析 |
| 3.3 BPST 系列靶材的微结构分析 |
| 3.4 BPST 系列靶材的微观形貌分析 |
| 3.5 本章小结 |
| 4 BPST 系列陶瓷材料的介电特性研究 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 BPST 系列靶材的介电温谱测试 |
| 4.3 本章小结 |
| 5 铁电移相器的结构设计及其HFSS 仿真 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 传输线的基本原理及HFSS 仿真软件简介 |
| 5.3 仿真结果及分析 |
| 5.4 本章小结 |
| 6 总结与展望 |
| 6.1 本论文的主要结论 |
| 6.2 有待深入研究的问题及展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 附录 1 攻读硕士学位期间发表及已投稿的论文目录 |
四、铁电薄膜电容率与厚度的关系研究（论文参考文献）
- [1]钙钛矿结构铁电薄膜中能量竞争与畴结构的热力学分析和相场模拟[D]. 张洋. 南京大学, 2020(09)
- [2]聚合物/钛酸钡复合材料基柔性压电、摩擦电纳米发电机研究[D]. 史坤明. 上海交通大学, 2020(01)
- [3]石墨烯和二硫化钼光电探测器及其红外调控机制研究[D]. 郭俊雄. 电子科技大学, 2020(07)
- [4]PVDF基复合介质膜的储能特性研究[D]. 陈富佳. 电子科技大学, 2020(07)
- [5]利用电子显微学方法测量常见铁性序参量的研究[D]. 李根. 清华大学, 2019
- [6]介电性能调控增强摩擦电纳米发电机输出性能的研究[D]. 韩正宇. 厦门大学, 2018(12)
- [7]BiFeO3基铁电异质结构及其电学性能研究[D]. 朱汉飞. 山东大学, 2017(08)
- [8]Ag-PST复合薄膜材料的制备及其介电性能研究[D]. 王宗荣. 浙江大学, 2010(03)
- [9]铁电薄膜及铁电存储器的研究进展[J]. 周益春,唐明华. 材料导报, 2009(09)
- [10]BPST陶瓷性能及铁电移相器的设计研究[D]. 贺建龙. 华中科技大学, 2008(05)