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采用溶胶-凝胶技术在Pt/Ti/SiO<,2>/Si衬底上制备出稀土镱(Yb)掺杂的Pb(Zr<,0.25>Ti<,0.48>)O<,3>(Yb-PZT)铁电薄膜.系统的研究了不同预烧温度和烧结温度以及稀土Yb不同掺入量对PZT薄膜的微观结构与铁电性能的影响.结果表明,450℃预烧及650℃烧结可获得结晶性能良好的薄膜.对PZT溶胶形成机理进行了分析,并对PZT溶胶形成的机理提出了相应的理论解释.溶胶形成的过程是金属醇盐通过与溶剂反应,经过醇解、聚合的过程,最终金属原子通过金属氧键结合形成空间离子簇.采用气相色谱与质谱联用技术(GC-MS)和红外分析技术(IR)分析后发现加入到体系的醋酸铅、丙醇锆、钛酸四丁酯等金属盐首先与溶剂发生作用,形成含有羟基的金属盐,其有机官能团充分交换.SEM、AFM和TEM分析表明,稀土Yb的掺杂使PZT薄膜的结晶性能发生明显变化.在稀土Yb掺杂量达到1.0mol﹪时,PZT薄膜的晶粒尺寸比较均匀,并具有良好的致密度;而当稀土Yb的掺入量高于1.0mol﹪时,PZT薄膜的晶粒尺寸减小.对以Pt为底电极的PZT薄膜的铁电性能进行测试的研究表明,稀土Yb掺入量为1.0mol﹪左右的时候,PZT具有较好的剩余极化值和较好的抗疲劳特性.稀土Yb掺入量为1.0mol﹪的PZT薄膜的剩余极化值(2Pr)为56.642μC/cm<2>,矫顽场(2Ec)为95kV/cm,经过10<7>次循环极化后剩余极化值下降5﹪;经过10<10>次循环后剩余极化值下降17﹪.当Yb的含量高于或者低于1.0mol﹪时,PZT薄膜的铁电性能降低.结合Yb-PZT薄膜(100)和(200)晶面衍射峰强度比分析,可粗略估计Yb在PZT薄膜晶格中的占位.当稀土Yb掺杂量的低于1.0mol﹪时,Yb在PZT薄膜晶格中主要占A位,起施主掺杂的作用;随着Yb掺杂量的增加,Yb在PZT薄膜晶格中占据B位的比例逐渐增多,受主掺杂作用增强.从缺陷化学的角度对Yb掺杂引起的PZT薄膜的极化疲劳进行分析.结果表明掺杂量低于1.0mol﹪时,稀土Yb施主掺杂可以减小氧空位及空穴等缺陷的浓度;高于1.0mol﹪时,稀土Yb的受主掺杂作用,使薄膜中的氧空位以及空穴等缺陷浓度增加,导致PZT薄膜的铁电性能恶化.