(111)取向0.7PMN-0.3PT薄膜机电耦合性能

作者：李强; 张培芝; 吕锦彬; 章庆勇; 刘莉; 叶洋

来源：人工晶体学报, 2022, 51(01): 112-119.

DOI：10.16553/j.cnki.issn1000-985x.20211222.004

• 铌镁钛酸铅
• 铁电薄膜
• (111)取向
• 相结构
• 热力学理论
• 压电系数
• 介电常数

铁电薄膜由于其优异物理性能,而被广泛应用于微电子、光电子、微机电领域。在铁电薄膜理论研究方面,热力学理论可以有效地预测铁电薄膜的相结构、极化特性和机电性能等,且已在(001)取向铁电薄膜的研究中取得了较好的应用,而对于(111)取向铁电薄膜的研究报道非常少。因此,本文通过对序参量坐标转换的方法,构建了(111)取向薄膜的热力学势能函数及其机电性能计算方法。基于此,研究了(111)取向0.7PMN-0.3PT铁电薄膜的相结构及其机电性能。研究结果表明,(111)取向0.7PMN-0.3PT铁电薄膜的相结构主要存在沿晶轴方向三个极化可互换的对称相:顺电相PE、菱方相R和单斜相MA(或MB)。在应变和外电场的调控下,(111)取向0.7PMN-0.3PT薄膜展现出优良的机电性能,在R和MA相变点处,介电常数ε11、ε22、ε33和面外压电系数d33取得了极大值。在外电场E3分别为0、50 kV/cm、100 kV/cm和200 kV/cm时,面外介电常数ε33的峰值分别为4 382、2 646、2 102和1 600,面外压电系数d33的峰值分别为303.8 pm/V、241.9 pm/V、219.7 pm/V和195.1 pm/V。应变和外电场能够较好地调控薄膜的机电耦合性能,可为优异机电耦合性能的器件制备提供参考。

• 单位
  新疆医科大学厚博学院