Lead-based piezoelectric materials, such as PbZrxTi1-xO3 (PZT), have attracted considerable attention and have been widely used in actuators, sensors and transducers due to their excellent electric properties. However, considering the toxicity of lead and its oxides, environmentally friendly lead-free piezoelectric materials are attracting more attention as potential replacements for PZT. Among them, Bi0.5Na0.5TiO3 (BNT)-based materials exhibit good electrical properties and electromechanical coupling response. In this work, the 0.97Bi0.5Na0.5TiO3-0.03BiAlO3 (BNTBA) thin films (~120 nm thickness) were successfully prepared using the pulsed laser deposition (PLD) method on Pt/TiO2/SiO2/Si substrates. The effects of substrate temperature, oxygen pressure, laser repetition rate, and post-annealing treatment were investigated. X-ray diffraction (XRD) and scanning electron microscope (SEM) are used to study the structure of the films and the ferroelectric and dielectric properties are measured. The results show that it is necessary to introduce excess sodium and bismuth to compensate for their evaporation in further thermal treatment. The values of remnant polarization increase from 8.7 μC/cm2 to 12.3 μC/cm2 with the introduction BiAlO3. The dielectric constant increases from 600-550 to 710-600 and the dielectric loss increases from 4.2% to 6.7% at higher frequency when the oxygen pressure increases from 20 Pa to 30 Pa. / Blybaserade piezoelektriska material, såsom PbZrxTi1-xO3 (PZT), har väckt stor uppmärksamhet och har använts i stor utsträckning på grund av deras utmärkta elektriska egenskaper. Men med tanke på toxiciteten hos bly och dess oxider lockar miljövänliga blyfria piezoelektriska material mer uppmärksamhet från forskare som potentiella utbyten för PZT. Bland dem uppvisar Bi0.5Na0.5TiO3 (BNT) -baserade material bra elektriska egenskaper och elektromekanisk kopplingssvar. I detta arbete framställdes 0,97Bi0.5Na0.5TiO3-0.03BiAlO3 (BNTBA) tunna filmer (~ 120 nm tjocklek) med användning av pulserad laseravsättningsmetod på Pt / TiO2 / SiO2 / Si-substrat. Effekterna av substrattemperatur, syretryck, laserrepetitionshastighet och efterglödande behandling undersöktes. Röntgendiffraktions (XRD) och skanningelektronmikroskop (SEM) används för att studera filmens struktur och de ferroelektriska och dielektriska egenskaperna mäts. Resultaten visar att det är nödvändigt att införa överskott av natrium och vismut för att kompensera för deras avdunstning vid vidare termisk behandling. Värdena för återstående polarisation ökar från 8,7 μC / cm2 till 12,3 μC / cm2 med introduktionen BiAlO3. Den dielektriska konstanten ökar från 600-550 till 710-600 och den dielektriska förlusten ökar från 4,2% till 6,7% vid högre frekvens när syretrycket ökar från 20 Pa till 30 Pa.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:UPSALLA1/oai:DiVA.org:kth-247872 |
| Date | January 2018 |
| Creators | Jiang, Ge |
| Publisher | KTH, Skolan för elektroteknik och datavetenskap (EECS) |
| Source Sets | DiVA Archive at Upsalla University |
| Language | English |
| Detected Language | English |
| Type | Student thesis, info:eu-repo/semantics/bachelorThesis, text |
| Format | application/pdf |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess |
| Relation | TRITA-EECS-EX ; 2018:725 |
Page generated in 0.002 seconds