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3秒自动关闭窗口有机铁电材料P（VDF-TrFE）纳米结构制备及性能研究--《复旦大学》2011年硕士论文
有机铁电材料P（VDF-TrFE）纳米结构制备及性能研究
【摘要】：有机铁电材料P(VDF-TrFE)以其独特的铁电、压电、热释电特性,在传感器、高密度数据存储、换能器、调制器等电子和机电器件中得到广泛应用,而这些器件的不断小型化和快速化对有机电子材料的微纳加工技术要求日益提高。至今一维和零维的纳米结构主要采用基于扫描探针(SPM)或电子束直写的方法,然而这些方法加工非常耗时,费用很高,不能用于大规模生产。喷墨打印法也已被尝试制备可与CMOS集成的FeRAM,具有低成本、低温的工艺优势,但打印法尚无法进行纳米尺度的加工。目前先进光刻技术可以进入亚100nm范围,但是加工小于40nm的纳米结构的加工还很艰难。另外,对于光刻和电子束刻蚀来说,电子束或紫外光以及刻蚀工艺均可能对聚合物材料性质有不可忽略的影响。为了减小工艺对P(VDF-TrFE)铁电性能的退化,同时简化工艺、降低成本,我们将采用新型的纳米压印技术实现P(VDF-TrFE)微纳米结构。
本论文通过热纳米压印技术制备P(VDF-TrFE)(偏二氟乙烯-三氟乙烯共聚物)纳米线、纳米点阵以及电极结构,利用一系列物性和电性的检测手段表征和研究P(VDF-TrFE)薄膜在二维、一维、零维纳米尺度下的尺寸效应,深入研究了热纳米压印的关键工艺过程,包括压印深度、温度和压力之间的联系以及压印模板表面疏水处理。然后以热纳米压印技术制备的纳米结构有机铁电薄膜为研究对象,研究了纳米压印过程对有机铁电材料P(VDF-TrFE)性能的影响,探讨了利用纳米压印技术制备有机铁电薄膜多位存储器的可能性,为进一步研究P(VDF-TrFE)薄膜的铁电性质以及在微纳结构电子器件中的应用提供参考。
本论文首先采用新型热纳米压印技术制备P(VDF-TrFE)微纳米线和纳米阵列。采用旋涂法在lcmxlcm的硅片衬底上制备高质量的P(VDF-TrFE)超薄薄膜(200nm),以电子束直写刻蚀制备的硅模具作为模板,通过热纳米压印技术在P(VDF-TrFE)薄膜的玻璃化和熔化温度之间进行压印,系统研究了不同压力和温度对压印结构及其物性的影响,得出最优化的压印条件。通过组分、成膜方法、压印参数的调节实现微纳米结构形貌和尺寸的可控性以及良好的晶体结构和取向。
然后对P(VDF-TrFE)薄膜纳米结构的物性和电性进行了系统研究。利用X光衍射、PFM及FTIR对不同工艺条件、不同结构的材料性质进行表征,着重研究各种工艺、结构对形貌和晶体性质的影响,利用PFM检测不同纳米结构的铁电和压电等特性。
研究表明在P(VDF-TrFE)纳米压印制备工艺中,各项工艺、不同的结构都会影响最终材料的性能,因此要开展系统的材料表征及铁电性质研究。经研究得出,纳米压印条件影响P(VDF-TrFE)薄膜的结晶,控制纳米压印条件可以改善P(VDF-TrFE)薄膜的结晶度；结合高分辨率压电力显微镜(PFM)从微观角度对纳米结构有机铁电材料的性能进行了研究,初步实验结果表明经过热纳米压印,纳米结构的有机铁电薄膜依然保持良好的压电和铁电性能。这方面的研究对该材料功能薄膜的应用于超高密度数据存储器以及其它纳米铁电、压电器件提供了非常有用的参考。
【关键词】：
【学位授予单位】：复旦大学【学位级别】：硕士【学位授予年份】：2011【分类号】：TN305.7;TM221【目录】：
目录3-5摘要5-7Abstract7-9第一章 绪论9-32 1.1 引言9-11 1.2 纳米压印光刻技术的研究和应用11-20
1.2.1 纳米压印技术的原理及其在纳米加工领域的地位11-15
1.2.2 纳米压印关键工艺技术15-18
1.2.3 纳米压印技术的应用18-20 1.3 有机铁电材料P(VDF-TrFE)简介20-24
1.3.1 P(VDF-TrFE)的结构性质20-22
1.3.2 P(VDF-TrFE)的压电、铁电及热释电特性22-24 1.4 有机铁电材料P(VDF-TrFE)的应用前景和研究现状24-27
1.4.1 有机铁电材料P(VDF-TrFE)的应用前景24-26
1.4.2 有机铁电材料P(VDF-TrFE)的研究现状26-27 1.5 本论文的选题依据和主要内容27-28 参考文献28-32第二章 样品制备及表征方法32-41 2.1 P(VDF-TrFE)铁电薄膜的制备32-34
2.1.1 制备方法32-33
2.1.2 制备仪器33
2.1.3 制备过程33-34 2.2 P(VDF-TrFE)纳米压印的基本流程34-37
2.2.1 压印模版的制备35
2.2.2 压印表面疏水处理35-36
2.2.3 热压印36-37 2.3 PFM的原理介绍37-39 参考文献39-41第三章 P(VDF-TrFE)共聚物薄膜纳米结构的制备及表征41-50 3.1 P(VDF-TrFE)共聚物薄膜纳米结构的制备41-43 3.2 P(VDF-TrFE)共聚物薄膜纳米结构的AFM分析43-44 3.3 P(VDF-TrFE)共聚物薄膜纳米结构XRD分析44-46 3.4 P(VDF-TrFE)共聚物薄膜纳米结构的FT-IR分析46-47 3.5 小结47-48 参考文献48-50第四章 P(VDF-TrFE)共聚物薄膜纳米结构微观铁电特性研究50-58 4.1 P(VDF-TrFE)共聚物薄膜纳米结构的压电性能50-51 4.2 P(VDF-TrFE)共聚物薄膜纳米结构电畴的运动51-54 4.3 P(VDF-TrFE)共聚物薄膜纳米结构铁电性能54-56
4.3.1 纳米结构P(VDF-TrFE)共聚物薄膜的微观铁电性研究54-56
4.3.2 纳米结构P(VDF-TrFE)共聚物薄膜的电滞回线56 4.4 小结56-57 参考文献57-58第五章 总结与展望58-62 5.1 总结58-59 5.2 展望59-60 参考文献60-62附录:攻读硕士学位期间发表的论文62-63致谢63-64
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Pb(Mg_(1/3)Nb_(2/3))O_3陶瓷的电致伸缩系数
【摘要】：本文在温度为-110—+100℃间,用应变仪、压电谐振和干涉技术三种方法精确地测定了Pb(Mg_(1/3)Nb_(2/3))O_3陶瓷的电致伸缩系数Q_(33)和Q_(13).电极化强度与诱生应变之间甚至在铁电相和顺电相中都保持二次方关系.电致伸缩系数Q_(33)=2.3(±0.2)×10~(-2)m~4C~(-2)和Q_(13)=-0.64 (±0.05)×10~(-2)m~4C~(-2),该值几乎与温度无关.也测得了室温时场诱压电系数d_(33)和d_(31)随多流偏压的变化.d_(33)/ε_3和d_(31)/ε_ 3的值与诱生电极化强度成正比.从斜率计算的电致伸缩系数和用应变仪测到的完全一致.
【作者单位】：
【关键词】：
【正文快照】：
三、实验结果
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1.应变仪法量了 Ph(Mg。/。Nb。/JO。单晶的电致伸缩系。内____的 e旦_只 甘兰 *B lP H sc数,分别为Q门一z为z x1D-‘m‘C
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