【摘 要】
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铁电材料因其优异的介电、压电、铁电,以及热释电性能,而广泛应用于驱动器、换能器、传感器、探测器等微电子器件元件。随着微电子器件的集成化、微型化和多功能化,铁电薄膜材料的制备及其性能分析备受关注。（1-x）Pb(Mg1/3Nb2/3)O3-x PbTiO3（PMN-PT）具高机电耦合系数、巨电致伸缩效应,特别是在准同型相界附近具有极高的介电、压电等电学性能。PMN-PT薄膜材料相比于块体材料,可以通
【基金项目】
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深圳市科创委（KQTD20170810160424889）；
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铁电材料因其优异的介电、压电、铁电,以及热释电性能,而广泛应用于驱动器、换能器、传感器、探测器等微电子器件元件。随着微电子器件的集成化、微型化和多功能化,铁电薄膜材料的制备及其性能分析备受关注。（1-x）Pb(Mg1/3Nb2/3)O3-x PbTiO3（PMN-PT）具高机电耦合系数、巨电致伸缩效应,特别是在准同型相界附近具有极高的介电、压电等电学性能。PMN-PT薄膜材料相比于块体材料,可以通过基底失配应变、化学成分、外场等将PMN-PT相结构调控在准同型相界面附近,以提升其电学性能。溶胶-凝胶法由于制备方法简单、成本低廉是制备铁电薄膜最为常用的方法之一,但是在外延铁电薄膜的制备方面仍然极富挑战。因此,本论文采用溶胶-凝胶方法制备高质量PMN-PT铁电薄膜,进而通过Sm、Mn元素对PMN-PT薄膜在准同型相界附近进行掺杂改性,以抑制氧空位的产生提升PMN-PT薄膜的电学性能。本论文的研究内容包括以下三个方面:（1）采用溶胶-凝胶法制备了ySm-Pb(Mg1/3Nb2/3)O3-0.32PbTiO3（y=0,1%,1.5%,2%,2.5%,3%）前驱体溶液,进而通过旋涂法在Pt/Ti/Si O2/Si基底上成功制备不同Sm掺杂组分的薄膜。测试结果表明:当溶液浓度为0.3 mol/L,退火温度为800°C,通氧量1.5 L/min时,薄膜的表面形貌最为光滑平整;当掺Sm量为2%时,薄膜介电、压电、铁电性能最佳,介电损耗和漏电流相对较小,并可以实现局域电畴翻转。（2）采用溶胶-凝胶法与旋涂法在Pt/Ti/Si O2/Si基底上成功制备了z Mn-2%Sm-Pb(Mg1/3Nb2/3)O3-0.32PbTiO3（z=0,0.5%,1%,1.5%,2%）薄膜。测试结果表明:Mn元素的掺入可以细化晶粒尺寸和提高致密度,当Mn=1%时,薄膜铁电、压电和介电性能最佳,漏电流最小。（3）基于溶胶-凝胶法与旋涂法在掺铌的钛酸锶（NbSTO）上成功制备了m Sm-Pb(Mg1/3Nb2/3)O3-0.32PbTiO3（m=0,1%,2%,3%）外延薄膜。测试结果表明:掺Sm量为2%时,薄膜局域铁电压电性能最佳。
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