压电铁电材料的研究的论文

铁电性: NVFRAM\FFET介电性:大容量电容\可调谐微波器件\PTC热敏元件电光效应:光开关\光波导\光显示器件声光效应:声光偏转器光折变效应:光调制器件\光信息存储器件非线性光学效应:光学倍频(BBO\LBO)器件\参量振荡\相共轭器件压电性:压电传感器\换能器\SAW\马达热释电效应:非致冷红外焦平面阵列一般认为，铁电体的研究始于1920年，当年法国人发现了罗息盐酒石酸钾钠，场·的特异的介电性能，导致了“铁电性”概念的出现。迄今铁电研究可大体分为四个阶段’。第一阶段是1920-1939年，在这一阶段中发现了两种铁电结构，即罗息盐和系列。第二阶段是1940-1958年，铁电维象理论开始建立，并趋于成熟。第三阶段是1959—1970年，这是铁电软模理论出现和基本完善的时期，称为软模阶段。第四阶段是80年代至今，主要研究各种非均匀系统。到目前为止，己发现的铁电晶体包括多晶体有一千多种。从物理学的角度来看，对铁电研究起了最重要作用的有三种理论，即德文希尔(Devonshire)等的热力学理论,Slater的模型理论,Cochran和Anderson的软模理论。铁电体的研究取得不少新的进展，其中最重要的有以下几个方面。1、第一性原理的计算。现代能带结构方法和高速计算机的反展使得对铁电性起因的研究变为可能。通过第一性原理的计算，对铁畴和等铁电体，得出了电子密度分布，软模位移和自发极化等重要结果，对阐明铁电性的微观机制有重要作用。2、尺寸效应的研究。随着铁电薄膜和铁电超微粉的发展，铁电尺寸效应成为一个迫切需要研究的实际问题。人们从理论上预言了自发极化、相变温度和介电极化率等随尺寸变化的规律，并计算了典型铁电体的铁电临界尺寸。这些结果不但对集成铁电器件和精细复合材料的设计有指导作用，而且是铁电理论在有限尺寸条件下的发展。3、铁电液晶和铁电聚合物的基础和应用研究。1975年MEYER发现，由手性分子组成的倾斜的层状相‘相液晶具有铁电性。在性能方面，铁电液晶在电光显示和非线性光学方面很有吸引力。电光显示基于极化反转，其响应速度比普通丝状液晶快几个数量级。非线性光学方面，其二次谐波发生效率已不低于常用的无机非线性光学晶体。聚合物的铁电性在年代末期得到确证。虽然的热电性和压电性早已被发现，但直到年代末才得到论证，并且人们发现了一些新的铁电聚合物。聚合物组分繁多，结构多样化，预期从中可发掘出更多的铁电体，从而扩展铁电体物理学的研究领域，并开发新的应用。4、集成铁电体的研究。铁电薄膜与半导体的集成称为集成铁电体，广泛开展了此类材料的研究。铁电存贮器的基本形式是铁电随机存取存贮器。早期以为主要研究对象，直至年实现了的商业化。与五六十年代相比，当前的材料和技术解决了几个重要问题。一是采用薄膜，极化反转电压易于降低，可以和标准的硅或电路集成；二是在提高电滞回线矩形度的同时，在电路设计上采取措施，防止误写误读；三是疲劳特性大有改善，已制出多次反转仍不显示任何疲劳的铁电薄膜。在存贮器上的重大应用己逐渐在铁电薄膜上实现。与此同时，铁电薄膜的应用也不局限于存储领域，还有铁电场效应晶体管、铁电动态随机存取存贮器等。除存贮器外，集成铁电体还可用于红外探测与成像器件，超声与声表面波器件以及光电子器件等。可以看出，集成薄膜器件的应用前景不可估量。在铁电物理学内，当前的研究方向主要有两个一是铁电体的低维特性，二是铁电体的调制结构。铁电体低维特性的研究是应对薄膜铁电元件的要求，只有在薄膜等低维系统中，尺寸效应才变得不可忽略脚一。极化在表面处的不均匀分布将产生退极化场，对整个系统的极化状态产生影响。表面区域内偶极相互作用与体内不同，将导致居里温度随膜厚而变化。薄膜中还不可避免地有界面效应，薄膜厚度变化时，矫顽场、电容率和自发极化都随之变化，需要探明其变化规律并加以解释。铁电超微粉的研究也逐渐升温。在这种三维尺寸都有限的系统中，块体材料的导致铁电相变的布里渊区中心振模可能无法维持，也许全部声子色散关系都要改变。库仑作用将随尺寸减小而减弱，当它不能平衡短程力的作用时，铁电有序将不能建立。

材料学专业开题报告

写开题报告前应该做好资料收集，写好文献综述，为论文开题报告打好基础。以下是我分享的材料学专业开题报告，欢迎阅读借鉴。

1.论文题目：zno压电薄膜制造瓷砖的研究

2.选题意义：

理论意义

根据当前的物理尖端技术，利用压电陶瓷的特性，利用真空制膜机，使用zno等材料制成可以将压力转化成电能的压电薄膜。

实践意义

将压电薄膜添加在瓷砖中，铺设在火车站，飞机场等人流量大的地方，从而将人们走过的压力转化成电能以供给照明的用处从而达到节能减排的效果。

3.文献综述

查阅的文献类型

主要有：书籍、期刊

文献查阅的方法

主要有：图书馆、CNKI、维普、万方

参考的着作

1.《ZnO压电薄膜的制备与性能表征》

作者：许恒星，王金良，唐宁，彭洪勇，范超 于2009年8月第38卷第4期《人工晶体学报》

摘要：采用射频磁控溅射法在硅(100)衬底上制备高质量的ZnO压电薄膜。利用x射线衍射仪(XRD)、原子力显微镜(AFM)、压电响应力显微镜(PFM)等仪器研究了薄膜成分，表面形貌和压电性质。结果表明：实验制备的ZnO薄膜具有很好的压电性质，C轴取向和表面粗糙度对薄膜压电特性有很大影响，高度c轴取向生长和表面粗糙度较小的ZnO薄膜表现出更好的压电性质

2.《陶瓷薄膜制备及应用》

作者：卢旭晨;李佑楚;韩铠;王风鸣; 于1999期06版《材料导报》

摘要：对各种薄膜制备方法的特点(即物理方法、化学方法)进行阐述，并且从氧化物和非氧化物的角度，综述了陶瓷薄膜作为硬质薄膜、气敏薄膜以及铁电、压电等微电子薄膜的应用。

3.《0-3型压电陶瓷/聚合物复合材料的制备工艺新进展》

作者：李小兵;田莳;张跃; 于2001年04期《功能材料》

摘要：03型压电陶瓷/聚合物复合材料具有单相压电陶瓷或聚合物所不具备的良好的综合性能,因此引起了人们广泛的兴趣和研究。本文综述了03型压电复合材料的制备工艺及相应复合材料的压电性能,重点介绍了水解聚合法、凝聚胶体法、溶液聚合法3种新型制备工艺,简要分析各种制备工艺的优缺点,为压电陶瓷/聚合物复合材料(甚至是纳米级压电复合材料)的进一步研究、开发和应用提供依据。

4.《用PLD法制备声表面波器件用ZnO薄膜》

作者：刘彦松;王连卫;李伟群;黄继颇;林成鲁; 于2001年01期《功能材料》

摘要：采用脉冲激光淀积(PLD)法在单晶Si(100)衬底上淀积了ZnO薄膜。XRD、TEM和AFM分析表明,淀积的ZnO薄膜具有良好的c轴取向性和表面平整度。通过改变淀积气氛或在纯氧中高温退火,ZnO薄膜的电阻率提高到107Ω·cm.这些结果表明,用PLD法淀积的ZnO薄膜能够满足声表面波(SAW)器件的需要。

5.《ZnO薄膜及其性能研究进展》

作者：黄焱球;刘梅冬;曾亦可;刘少波; 于2001年03期《无机材料学报》

摘要：ZnO薄膜是一种具有优良的压电、光电、气敏、压敏等性质的材料，在透明导体、发光元件、太阳能电池窗口材料、光波导器、单色场发射显示器材料、高频压电转换器、表面声波元件、微传感器以及低压压敏电阻器等方面具有广泛的用途。ZnO薄膜的制备方法多样，各具优缺点;而薄膜性质的.差异则取决于不同的掺杂组分，并与制备工艺紧密相关。本文综述了ZnO薄膜的制备及性质特征，并对其发展趋势及前景进行了探讨。

4.研究设计

概念界定

zno压电薄膜：ZnO薄膜是一种具有优良的压电、光电、气敏、压敏等性质的材料，在透明导体、发光元件、太阳能电池窗口材料、光波导器、单色场发射显示器材料、高频压电转换器、表面声波元件、微传感器以及低压压敏电阻器等方面具有广泛的用途

瓷砖：是以耐火的金属氧化物及半金属氧化物，经由研磨、混合、压制、施釉、烧结之过程，而形成之一种耐酸碱的瓷质或石质等之建筑或装饰之材料，总称之为瓷砖。其原材料多由粘土、石英沙等等混合而成。

研究假设

通过采用射频磁控溅射法在硅(100)衬底上制备高质量的ZnO压电薄膜可以做到将压力转换为电能的效果。

研究内容

查阅论文期刊，从理论上分析出可以利用zno制作出压电薄膜;

通过借助我们的指导教师任岳导师实验室中的射频磁控溅射法在硅(100)衬底上制备高质量的ZnO压电薄膜

检测制作的zno压电薄膜导电能力并结合到瓷砖中从而利用到实践中。

研究方法

文献法、实验法、观察法等，通过理论加实验分析相结合的方法，利用到学校的一些地方加以检验。

研究步骤

查阅资料→理论分析→射频磁控溅射制作薄膜→验证转化效率→结合瓷砖→实际检测→得出结论

5.结论

通过研究发现可以实现将压力转化为电能，但效率比较低，可以进一步研究通过zno和其他材料相结合的或者通过合理布局瓷砖设计从而提高转化以及利用效率。

6.参考文献

[1]马勇，王万录，吕建伟，等。ZnO薄膜的光致发光[J].功能材料，2004,35(2):139-144

[2]李世涛，乔学亮，陈建国。透明导电薄膜的研究现状及应用[J].激光与光电子学进展，2003,4o(7)：53-59.

[3]葛春桥，薛亦渝，夏志林。AZO透明导电薄膜的制备技术光电特性及应用[J].真空电子技术，2004,16(6)：51-54.

[4]邓允棣。氧化锌掺杂的研究进展[J].科协论坛，2007,7(2)：50-51

[5]许小红，武海顺。压电薄膜的制备、结构与应用[M].北京：科学出版社，2002.

[6]贺洪波，范正修。C轴择优取向ZnO薄膜的溅射工艺与结构研究[J].功能材料，2000,31(增刊)：

[7]包定华，张良莹，姚熹。薄膜压电性能的测量方法[J].硅酸盐通报，1999,18(3)：18-22

[8]马孜，吕百达。光学薄膜表面形貌的原子力显微镜观察[J].电子显微学报，2000,19(5)：lO一13.

[9]滕风恩，煜明，姜小龙，等。x射线结构分析与材料性能表征[M].北京：科学出版社，1997:25-40

[10]林鸿溢，张焱，丁世昌，等。纳米ZnO薄膜制备技术及其特性的研究[J].北京理工大学学报，1995,15(2)：132-137.

无机非金属材料是以某些元素的氧化物、碳化物、氮化物、卤素化合物、硼化物以及硅酸盐、铝酸盐、磷酸盐、硼酸盐等物质组成的材料。是除有机高分子材料和金属材料以外的所有材料的统称。无机非金属材料的提法是20世纪40年代以后,随着现代科学技术的发展从传统的硅酸盐材料演变而来的。无机非金属材料是与有机高分子材料和金属材料并列的三大材料之一。在晶体结构上,无机非金属的晶体结构远比金属复杂，并且没有自由的电子。具有比金属键和纯共价键更强的离子键和混合键。这种化学键所特有的高键能、高键强赋予这一大类材料以高熔点、高硬度、耐腐蚀、耐磨损、高强度和良好的抗氧化性等基本属性,以及宽广的导电性、隔热性、透光性及良好的铁电性、铁磁性和压电性。无机非金属材料品种和名目极其繁多,用途各异,因此,还没有一个统一而完善的分类方法。通常把它们分为普通的(传统的)和先进的(新型的)无机非金属材料两大类。传统的无机非金属材料是工业和基本建设所必需的基础材料。如水泥是一种重要的建筑材料;耐火材料与高温技术,尤其与钢铁工业的发展关系密切;各种规格的平板玻璃、仪器玻璃和普通的光学玻璃以及日用陶瓷、卫生陶瓷、建筑陶瓷、化工陶瓷和电瓷等与人们的生产、生活休戚相关。它们产量大,用途广。其他产品,如搪瓷、磨料(碳化硅、氧化铝)、铸石(辉绿岩、玄武岩等)、碳素材料、非金属矿(石棉、云母、大理石等)也都属于传统的无机非金属材料。新型无机非金属材料是20世纪中期以后发展起来的,具有特殊性能和用途的材料。它们是现代新技术、新产业、传统工业技术改造、现代国防和生物医学所不可缺少的物质基础。主要有先进陶瓷、非晶态材料、人工晶体、无机涂层、无机纤等。传统无机非金属材料:水泥和其他胶凝材料 硅酸盐水泥、铝酸盐水泥、石灰、石膏等 陶瓷 粘土质、长石质、滑石质和骨灰质陶瓷等 耐火材料 硅质、硅酸铝质、高铝质、镁质、铬镁质等 玻璃 硅酸盐 搪瓷 钢片、铸铁、铝和铜胎等 铸石 辉绿岩、玄武岩、铸石等 研磨材料 氧化硅、氧化铝、碳化硅等 多孔材料 硅藻土、蛭石、沸石、多孔硅酸盐和硅酸铝等 碳素材料 石墨、焦炭和各种碳素制品等 非金属矿 粘土、石棉、石膏、云母、大理石、水晶和金刚石等新型无机非金属材料缘材料 氧化铝、氧化铍、滑石、镁橄榄石质陶瓷、石英玻璃和微晶玻璃等铁电和压电材料 钛酸钡系、锆钛酸铅系材料等 磁性材料 锰—锌、镍—锌、锰—镁、锂—锰等铁氧体、磁记录和磁泡材料等 导体陶瓷 钠、锂、氧离子的快离子导体和碳化硅等 半导体陶瓷 钛酸钡、氧化锌、氧化锡、氧化钒、氧化锆等过滤金属元素氧化物系材料等 光学材料 钇铝石榴石激光材料，氧化铝、氧化钇透明材料和石英系或多组分玻璃的光导纤维等高温结构陶瓷 高温氧化物、碳化物、氮化物及硼化物等难熔化合物 超硬材料 碳化钛、人造金刚石和立方氮化硼等人工晶体 铝酸锂、钽酸锂、砷化镓、氟金云母等 生物陶瓷 长石质齿材、氧化铝、磷酸盐骨材和酶的载体材料等 无机复合材料 陶瓷基、金属基、碳素基的复合材料