BST铁电薄膜的制备
铁电材料的制备及其铁电性能研究
铁电材料的制备及其铁电性能研究铁电材料是指具有铁电性质的材料，铁电性质是指在外加电场下，材料会发生极性翻转，即正负极性相互转换。
这种性质使铁电材料广泛应用于存储器、传感器、激光器、换能器、电容器等领域。
本文将介绍铁电材料的制备方法及其铁电性能研究。
一、铁电材料的制备方法1.溶胶-凝胶法溶胶-凝胶法是一种低温热处理制备铁电材料的方法。
首先，将合适比例的金属盐溶解在水和有机物的混合液中，然后使之脱水凝固，得到凝胶。
接着，将凝胶热处理干燥，形成透明的玻璃状材料。
该方法制备的铁电材料具有良好的机械性能和化学稳定性。
2.物理气相沉积法物理气相沉积法是一种高温热处理制备铁电材料的方法。
在该方法中，通过激光或者热蒸发等方式将材料原子或分子蒸发，沉积在基底上，形成薄膜结构。
该方法具有工艺简单、生产效率高等优点，可以制备出高质量的铁电薄膜材料。
3.气相沉积法气相沉积法是一种制备铁电材料薄膜的方法，通过气体反应沉积铁电薄膜。
该方法可以制备出大面积、高质量、低成本的铁电薄膜。
在该方法中，可以通过改变反应条件来控制铁电薄膜的性能，如薄膜的微观结构和组分等。
二、铁电材料的铁电性能研究研究铁电材料的铁电性能是了解材料电性能的一种重要手段。
以下是常用的铁电性能研究方法。
1.压电测试压电测试是通过在机械应力下测量铁电材料的电感生成能力来研究铁电性质。
在该测试中，将电极夹在铁电材料两端，给材料施加机械压力后，测量材料中电极间电势差的变化，进而计算出电感。
2.电容测试电容测试是一种测量铁电材料铁电性能的方法。
在该测试中，先将材料置于电场中，并在电场强度不断增大的过程中测量材料的电容变化，进而计算出材料的介电常数与电容变化量之间的关系。
通过电容测试可以了解材料的介电常数、铁电极化强度和耐电压强度等参数。
3.极化测试极化测试是一种研究材料极化行为的方法。
该测试中，通过在外场的作用下，测量材料中电极间电势差，进而计算出铁电极化强度的大小。
材料物理09 铁电薄膜
28
7 铁电薄膜的发展展望
(6)铁电薄膜微观特性的表征，及其与宏观特性的对 应关系尚不清楚。 随着纳米科学技术的发展，制备纳米级铁电薄膜 已引起人们的重视，但是，如何表征纳米铁电薄膜 的特征，尚不十分清楚，需要发展新型的分析表征 手段和相关仪器，才有可能得到解决。这类纳米尺 度的特性与测出的宏观性能(特别是电学性能)的关系， 更有待深入的理论研究和实验验证。
Shaanxi University of Science & Technology
26
7 铁电薄膜发展展望
(4)铁电疲劳与老化限制了铁电薄膜的广泛应用。 尽管人们已找出疲劳效应小的铁电薄膜材料，如 SBT，但铁电疲劳和老化仍限制着铁电薄膜器件的 广泛应用。此外，对铁电体的开关特性而言，没有 精确的电压阀值，而且开关特性及与之相关的开关 电压和剩余极化还与铁电薄膜的疲劳和老化特性密 切相关，这更促使人们急切解决铁电薄膜的疲劳和 老化问题。
School of Materials Science & Engineering, 2011
铁电薄膜
Ferroelectric Thin Film
陕西科技大学材料科学与工程学院 授课教师：蒲永平
pu@physik.uni-halle.de
1 铁电薄膜的定义
具有铁电性、且厚度在数十纳米至数微米的薄膜材料
Shaanxi University of Science & Technology
15
One case
MFIS(Metal/Ferroelectric /Insulator/Semiconductor) 制备一个MFIS结构的无铅铁电薄膜场效应晶体管 的原型器件，并对它的电学性能进行表征。
钛酸钡电光薄膜制备方法
钛酸钡电光薄膜制备方法钛酸钡电光薄膜是一种在光电领域中具有重要应用前景的材料，其特殊的光学和电学性质使其成为光电器件中的重要功能层。
钛酸钡电光薄膜的制备方法对其性能和应用具有重要影响，因此针对该材料的制备方法进行研究具有重要意义。
本文将介绍钛酸钡电光薄膜的制备方法，并探讨其在光电器件中的潜在应用。
一、钛酸钡电光薄膜的概述钛酸钡（BaTiO3）是一种具有铁电性质的陶瓷材料，具有良好的光电性能和铁电性能。
钛酸钡薄膜作为一种重要的光电材料，在MEMS（微型机电系统）器件、传感器、光电器件和微电子器件中有着广泛的应用前景。
钛酸钡薄膜在光电器件中的应用，需要通过特定的制备方法来实现其在器件中的性能要求。
二、钛酸钡电光薄膜的制备方法1. 溶胶-凝胶法制备：溶胶-凝胶法是一种常用的薄膜制备方法。
首先将钛酸钡的前驱体物质与溶剂混合，形成胶体溶液。
然后通过旋涂、喷涂、浸渍等方法将胶体溶液覆盖在基底材料上，再通过热处理使其形成致密的薄膜结构。
这种方法制备的钛酸钡薄膜具有良好的致密度和均匀性，适用于制备厚度较大的薄膜。
2. 激光沉积法制备：激光沉积法是一种通过激光熔化和气相沉积的方法制备薄膜。
首先通过激光束照射钛酸钡靶材，使其表面被加热并熔化，在器件基底上形成致密的薄膜。
这种方法制备的薄膜具有较高的成膜速率和较好的结晶质量，适用于制备较薄的薄膜。
3. 化学气相沉积法制备：化学气相沉积法是一种通过气相反应在基底材料表面形成薄膜的制备方法。
通过在反应室中输入气相前驱体，利用化学反应沉积出钛酸钡薄膜。
这种方法制备的薄膜可以实现对薄膜成分和结晶质量的精确控制，适用于制备复杂薄膜结构。
4. 磁控溅射法制备：磁控溅射法是一种通过在靶材表面溅射并沉积到基底上的方法制备薄膜。
在磁场的作用下，将钛酸钡靶材表面的原子溅射到基底表面，形成薄膜结构。
这种方法制备的薄膜具有较好的结晶质量和较高的致密度，适用于制备较薄的薄膜。
三、钛酸钡电光薄膜在光电器件中的应用钛酸钡电光薄膜在光电器件中具有重要的应用价值。
P(VDF–HFP)BST纳米复合薄膜的制备及介电、储能性能
工 程 塑 料 应 用ENGINEERING PLASTICS APPLICATION第49卷，第3期2021年3月V ol.49，No.3Mar. 20211doi:10.3969/j.issn.1001-3539.2021.03.001P(VDF–HFP)／BST 纳米复合薄膜的制备及介电、储能性能梅文臣1，2，3，魏金栋2，柯振瑜2，胡静1，3，4(1.常州大学材料科学与工程学院，江苏省材料表面科学与技术重点实验室，江苏常州 213164； 2.奥本大学材料研究与教育中心，美国奥本 36849；3.常州大学材料科学与工程国家实验示范中心，江苏常州 213164；4.常州大学江苏省光伏科学与工程协同创新中心，江苏常州 213164)摘要：采用溶液铸造法，以聚(偏氟乙烯–六氟丙烯) [P(VDF–HFP)]为基体、钛酸钡锶(BST)为填料制备了纳米薄膜材料。
对薄膜的物相组成和微观形貌进行了表征，研究了BST 含量对薄膜介电性能和储能性能的影响。
结果表明，随着BST 含量的增大，薄膜的介电常数显著上升，介电损耗在中、高频区域有所下降，击穿强度逐渐减小，薄膜的充电能量密度显著增大；介电常数的实测值与Maxwell-Wagner 理论模型计算值基本吻合，表明填料和基体结合良好，薄膜材料内部组织均匀，无明显缺陷。
此外，从实际应用的角度讲，外加电场强度低于800 kV ／cm 或介于800~2 100 kV ／cm 时，为了获得最大的放电能量密度，应分别选用BST 体积分数为30%或20%的P(VDF–HFP)／BST 复合薄膜材料。
关键词：纳米复合薄膜；溶液铸造；聚(偏氟乙烯–六氟丙烯)；钛酸钡锶；介电性能；储能性能中图分类号：TQ325.4 文献标识码：A 文章编号：1001-3539(2021)03-0001-06Preparation ，Dielectric Properties and Energy-storage Properties of P(VDF–HFP)／BST Nanocomposite FilmsMei Wenchen 1， 2， 3， Wei Jindong 2， Ko Zhen-Yu 2， Hu Jing 1，3， 4(1. Jiangsu Key laboratory of Material Surface Science and Technology ， School of Material Science and Engineering ， Changzhou University ，Changzhou 213164， China ； 2. Materials Research and Education Centre ， Auburn University ， Auburn ， AL 36849， USA ；3. National Experimental Demonstration Centre for Materials Science and Engineering ， Changzhou University ， Changzhou 213164， China ；4. Jiangsu Collaborative Innovation Centre of Photovoltaic Science and Engineering ， Changzhou University ，Changzhou 213164， China)Abstract ：Nanocomposite films were prepared by solution casting method with poly(vinylidene fluoride-hexafluoropropylene) [P(VDF–HFP)] as matrix and barium strontium titanate (BST) as filler. The phase composition and micro-structure of the films were characterized ，and the effects of BST content on the dielectric properties and energy-storage properties of the films were investigated. The results show that with the increase of BST content ，the dielectric constant (εr ) of the film increases significantly ，the dielectric loss (tan δ) decreases in the middle and high frequency region ，the breakdown strength (E b ) decreases gradually and the charge energy density (U charge ) increases greatly. The measured values of εr are in good agreement with calculated value of Maxwell-Wagner theo-retical model ，which indicates that the combination of the filler and matrix is good ，the microstructure of films is uniform ，and there is no obvious defect. In addition ，from the perspective of practical application ，when the applied electric field intensity (E ) is lower than 800 kV ／cm or between 800 kV ／cm and 2 100 kV ／cm ，in order to obtain the maximal discharge energy density (U discharge )，the P(VDF–HFP)／BST composite with BST content of 30 vol% or 20 vol% should be selected respectively.Keywords ：nanocomposite film ；solution casting ；poly(vinylidene fluoride-hexafluoropropylene)；barium strontium titanate ；dielectric property ；energy-storage property基金项目：江苏省第三期优势学科建设项目(PAPD-3)，江苏高校品牌专业建设工程项目(TAPP)通信作者：胡静，博士后，教授，主要从事材料表面工程研究 E-mail:***************收稿日期：2021-01-13引用格式：梅文臣，魏金栋，柯振瑜，等. P(VDF–HFP)／BST 纳米复合薄膜的制备及介电、储能性能[J].工程塑料应用，2021，49(3)：1–6.Mei Wenchen ，Wei Jindong ，Ko Zhen-Yu ，et al. Preparation ，dielectric properties and energy-storage properties of P(VDF–HFP)／BST nanocomposite films[J]. Engineering Plastics Application ，2021，49(3)：1–6.蓬勃发展的电子工业，对电子材料的性能要求越来越高，提高应用于储能元器件的介电材料的储能密度(U )一直是人们研究的重点[1–2]。