一、有序組裝超薄膜熱釋電性能的優(yōu)化研究(論文文獻綜述)
黎梓浩[1](2021)在《基于硅襯底的三方相高居里點PIN-PMN-PT弛豫鐵電薄膜制備及非制冷紅外探測器研究》文中進行了進一步梳理與其他類型的紅外探測器相比,基于熱釋電效應的非制冷紅外探測器因具有獨特的優(yōu)勢在軍事和民用中具有重要的應用。本論文圍繞全新的第三代高性能弛豫 鐵 電 體——三 方 相 高 居 里 點 Mn 摻 雜0.36Pb(In1/2Nb1/2)O3-0.36Pb(Mg1/3Nb2/3)O3-0.28PbTiO3(Mn-PIMNT)熱釋電薄膜及其非制冷紅外探測器開展研究,首先在硅襯底上進行Mn-PIMNT薄膜的制備,并在此基礎上開展基于Mn-PIMNT薄膜的非制冷紅外探測器的結構設計、制備和性能研究,主要開展工作如下:(1)使用脈沖激光沉積(PLD)系統(tǒng),首先在Pt/Ti/SiO2/Si襯底上制備導電緩沖層La0.6Sr04CoO3(LSCO),接著在具有LSCO緩沖層的Pt/Ti/SiO2/Si襯底上進一步沉積了 Mn-PIMNT薄膜。通過XRD、SEM、AFM、TF2000等儀器,綜合研究了 Mn-PIMNT薄膜的相結構、鐵電、介電、壓電、熱釋電性能和納米疇演化過程。通過調控薄膜的沉積條件,研究了沉積溫度和沉積氧壓對薄膜結晶質量和性能的影響,確定了優(yōu)化的薄膜制備條件。結果表明:LSCO導電緩沖層的引入,可以有效地改善Mn-PIMNT薄膜結晶和電學性質,同時可以阻止鐵電薄膜和Pt電極之間的擴散,最終得到Mn-PIMNT薄膜的優(yōu)化制備條件為:530℃的濺射溫度,20 Pa的濺射氧壓,激光能量300 mJ,脈沖頻率5 Hz,制備的Mn-PIMNT/LSCO/Pt薄膜表面平整致密,橫截面的界面清晰,具有純鈣鈦礦結構和典型的P—E電滯回線,室溫下剩余極化強度高達36.2μC/cm2,矯頑場為5.2 kV/mm,1 kHz下介電常數(shù)達3978,介電損耗為0.05。在低電場下,漏電流密度低至2.5×10-13 A/cm2。在原位直流電場作用下,通過壓電力顯微鏡(PFM)研究了電疇演化過程,觀察到1800的電疇反轉。同時,Mn-PIMNT薄膜還表現(xiàn)出優(yōu)異的熱釋電性能,室溫下熱釋電系數(shù)p為6.74×10-4 C/m2K,優(yōu)于PZT薄膜的熱釋電系數(shù)(p為1.55× 10-4 C/m2K),探測率優(yōu)值Fd達到0.9×10-5 Pa-1/2。(2)在獲得優(yōu)良熱釋電性能薄膜基礎上,建立針對新型弛豫鐵電薄膜紅外探測器的理論模型,分析了其電壓響應率(RV)、噪聲(Un)和比探測率(D*),并使用MATLAB模擬計算了不同調制頻率下的RV、Un和D*。在對非制冷紅外探測器模型進行理論分析的基礎上,研究了紅外探測器的制備與微加工工藝。主要流程包括弛豫鐵電薄膜底電極Pt的刻蝕、上電極及吸收層Cr的制備與圖案化、硅基底背面懸空微橋結構的釋放。首先使用NLD-570刻蝕顯露出底電極Pt,接著使用磁控濺射制備圖案化Cr頂部電極,然后使用MA6/BA6光刻機,研究了光刻工藝對光刻膠掩膜圖案的平整度、垂直度的影響,制備了硅基底背面16 μm厚的光刻膠掩膜圖案。在此基礎上通過STS深硅刻蝕進行微橋結構的硅基刻蝕,制備出具有微橋結構的紅外探測器靈敏元元件,靈敏元的電極、吸收層圖案完整,邊緣清晰,懸空薄膜厚度均勻、應力值小,微橋深度達500 μm。在此基礎上,封裝得到了基于電壓模式的薄膜探測器原型器件,在黑體為500 K,斬波器調制頻率為10 Hz時,測試了 Mn-PIMNT薄膜紅外探測器的輸出,為促進相關應用奠定了良好的基礎。
徐海笑[2](2020)在《有機半導體材料的多晶型調控及其電荷傳輸性能研究》文中研究表明多晶型現(xiàn)象是指一種物質能以兩種或兩種以上不同的晶體結構存在的現(xiàn)象,又稱同質多象或同質異象。相比于無機分子,有機分子的特征是弱的范德華相互作用力,該相互作用使得有機半導體材料在大氣環(huán)境下可構成多個晶體堆積模式(晶體多晶型)。有機半導體材料的多晶型往往伴隨著分子堆積模式的改變,而半導體晶體堆積的差異與電荷載流子遷移率的變化直接相關。在有機半導體材料領域,很多有機半導體材料通過修飾便可以得到不同的分子堆積模式(例如引入Cl、F等吸電子基團改變分子極性等合成方法),這種改變分子堆積以研究堆積與固態(tài)狀態(tài)之間的敏感關系的方法被稱為晶體工程。然而,這種方法也改變了半導體材料本身的化學結構,使得很難建立晶體堆積和電荷輸運之間的直接關系。而多晶型調控則消除了對母體半導體分子進行化學修飾的需要,因此被證明是研究固體堆積對電荷傳輸影響的一個有價值研究途徑。由于多晶型之間的化學結構是相同的,所以分子堆積和電荷轉移之間的關系可以明確地建立起來。有機場效應晶體管(OFET)的性能很大程度上取決于晶體的堆積結構,因此,可以通過精細調控多晶型及開發(fā)先進制備技術從而實現(xiàn)有機場效應晶體管的性能提升??梢钥隙ǖ氖?有機半導體材料的多晶型調控在不改變化學結構的前提下提供了一個極好的用于研究電荷傳輸和晶體堆積之間的基本關系的平臺。本論文圍繞有機半導體材料的多晶型調控及其電荷傳輸性能的研究開展了多方面的工作,具體的研究工作包括以下三個方面:1:通過表面聚合物輔助法制備了萘二酰亞胺衍生物(α-DPNDI)的新晶相。DPNDI的堆積模式可以通過聚合物(P3HT)的輔助從已知的一維(1D)帶狀結構(β相)調整為新型的二維(2D)片狀結構(α相)。晶體生長過程中聚合物的存在可能會削弱直接的π-π相互作用,并有利于側面C-H···π接觸。此外,在基于單晶的OFET中,β相結構(2.59 cm2V-1s-1)顯示出比α相(1.59 cm2V-1s-1)更高的電子遷移率。理論計算不僅證實β-DPNDI具有比α相更好的電子傳輸性能,而且還表明α-DPNDI晶體顯示出2D傳輸而β相則具有1D傳輸。結果清楚地表明,聚合物輔助晶體工程應該是改變有機半導體電子特性的一種有前途的方法。2:通過溶劑蒸汽退火(SVA)法制備了基于苝四甲酸二酰亞胺(PDI)衍生物的納米線。結果發(fā)現(xiàn),由于溶劑蒸汽退火效應,旋涂的薄膜重組為分布在整個基底上的納米線。結合原子力顯微鏡和熒光顯微鏡,PDI8-CN2分子被認為可以通過SVA過程進行長距離和完整的傳質以形成一維納米線,這也證明了其潛在的形貌可定制性。此外,基于此納米線的有機場效應晶體管顯示出穩(wěn)定的電子遷移率,達到0.15 cm2V-1s-1,這歸因于有效的原位重組。由于有機小分子納米線的廣泛應用,這項工作為探索新的高性能微電子和納米電子學開辟了一種具備吸引力的途徑。3:通過一種簡單而有效的溶液法制備了二酰亞胺衍生物(4FPEPTC)的兩個不同的晶相。通過改變溶液的濃度,可以清楚地觀察線狀(α相)和帶狀(β相)兩種多晶型在堆積方式和短接觸方面都有所不同。此外,基于其微納晶制備的n溝道OFET表現(xiàn)出明顯的電子遷移率,即α相結構的電子遷移率高于β相結構,并且光響應差異明顯。理論計算進一步證實了這種現(xiàn)象,這有助于加深對多晶型的結構-性能關系的了解。研究表明,多晶型的研究可以被認為是實現(xiàn)功能特性調制的一種非常有用的方法,進一步推進了有機(光電)電子學的發(fā)展。
張洋[3](2020)在《鈣鈦礦結構鐵電薄膜中能量競爭與疇結構的熱力學分析和相場模擬》文中認為鐵電材料從發(fā)現(xiàn)至今已經有一百年的歷史,而從二十世紀五十年代起,隨著以鈦酸鋇、鋯鈦酸鉛為代表的鈣鈦礦氧化物的發(fā)現(xiàn),鐵電性的研究逐漸成為凝聚態(tài)物理領域的一個熱點.傳統(tǒng)上,利用鐵電和壓電性質,鐵電材料被廣泛應用到傳感器、存儲器等方面;現(xiàn)在,隨著微觀納米技術的進步,低維復合結構如納米點、納米管、超晶格、超材料等的鐵電體展現(xiàn)出獨特、優(yōu)異的性能,因而擁有廣闊的應用前景.另一方面,熱力學唯象理論在上個世紀六十年代就成功解釋了鐵電材料的宏觀性質;基于唯象理論的相場模型進一步在介觀尺度上對鐵電疇的形成、翻轉、調控進行預測;而第一性原理、分子動力學等方法從微觀角度深刻地剖析出鐵電性的物理背景.在如今高性能計算的快速發(fā)展下,這些多尺度的模擬方法正結合在一起,成為鐵電領域不可或缺的組成部分.鈣鈦礦結構鐵電材料作為目前研究最多、應用最廣的鐵電體,一直吸引著人們的目光.鈣鈦礦鐵電薄膜作為其中的佼佼者,具備非常豐富的物理內涵,但也存在著許多挑戰(zhàn).例如,鐵電薄膜內部疇結構的形成與能量競爭的關系如何?薄膜的低維特性對鐵電體的相變有何作用?如何從鐵電薄膜出發(fā),設計出多功能性元件?等等,還需要我們進一步去探索.本論文將從理論模擬的角度,選取鈦酸鋇和鐵酸鉍兩個非常典型的鈣鈦礦鐵電體,對鐵電薄膜進行熱力學分析和相場模擬.由于維度的降低和邊界條件的復雜化,薄膜結構會展現(xiàn)出塊體結構所沒有的特征,并導致材料性能的增強.整篇論文的結構如下:第1章簡單說明本文的研究背景,介紹鐵電體的定義、性質、歷史、研究進展、薄膜結構等等,并列舉鐵電研究涉及的各種方法.另外,本章還對鈣鈦礦結構和鈣鈦礦鐵電體進行了一些說明.第2章介紹鐵電材料的熱力學模型和相場方法.本章基于Landau–Gingzburg–Denvonshire唯象理論,對鐵電體的自由能包括彈性能、靜電能用序參量表示出來.另外,本章介紹了相場模型,包括數(shù)值計算的推導、含時演化方程的使用等等.第3章研究了高應變BiFeO3薄膜的疇界.高應變下,BiFeO3會產生超四方相和菱方相的混合.本章總結了兩相之間所有可能的疇界類型;利用熱力學方法計算出能量最低的疇界方向;利用相場方法分析疇界能量,為實驗中的疇界行為提供理論依據(jù).第4章研究了鐵酸鉍超薄膜的相變.由于界面效應的增強,原來的菱方相會逐漸變成四方相.在一定范圍的襯底應變下,兩相共存會產生準同型相界,從而極大地增加了材料的壓電性能.第5章研究了微觀結構鈦酸鋇鐵電體的疇結構.在二維鐵電薄膜上通過從上到下技術刻蝕出一些納米孔陣列,我們發(fā)現(xiàn),由于彈性能和靜電能的競爭,原來的條紋疇會發(fā)生進一步分裂.同時,孔洞釋放了兩項能量,材料的壓電效應和介電效應都會有一定程度的增強.第6章是總結和展望.
徐子盛[4](2020)在《插層型駐極體換能器的模型構建和壓電特性研究》文中研究指明通過由換能器與管理電路構成的可穿戴電子設備來收集、整合、分析以及反饋人體的多種生理信號及運動行為,能夠有效提高人類的生活質量,也將成為5G技術和物聯(lián)網技術新的重要應用場景。然而,可穿戴電子設備也面臨著一些亟待解決的問題。首先,現(xiàn)有基于電池的供能技術限制了可穿戴電子設備的續(xù)航時間;其次,剛性可穿戴設備與人體柔軟的皮膚、肌肉不匹配易產生不適,尤其對于長時間佩戴的設備,舒適性成為了更加重要的需求考量?;谌嵝跃酆衔锺v極體材料來設計換能器是近年來可穿戴設備中能源收集與主動式信號轉換領域的研究熱點,因此受到了眾多研究者的關注。然而,如何通過提升駐極體換能器工作時的轉移電荷量來提升器件性能,以及如何減小器件尺寸來優(yōu)化可穿戴性是需要解決的重要問題。本論文基于駐極體材料全氟乙烯丙烯共聚物(Fluorinated ethylene propylene,FEP)和插層介電聚合物之間存在的靜電介質極化,設計了兩種插層型駐極體換能器并優(yōu)化了兩者的輸出性能,超薄的柔性薄膜形態(tài)為其長期穿戴的應用提供了可行性。主要研究內容和結果總結如下:(1)基于駐極體換能器的基本工作原理,闡述了駐極體換能器的結構特征與其輸出性能的構效關系,并構建了相應的物理模型,揭示了駐極體表面電荷密度、氣隙形態(tài)和駐極體厚度等重要的器件參數(shù)與轉移電荷量之間的內在聯(lián)系。(2)通過在傳統(tǒng)駐極體換能器的氣隙中引入介電聚合物,設計了介質阻擋放電和介電串聯(lián)結構。研究發(fā)現(xiàn)插層型結構的駐極體換能器有效抑制了器件工作過程中的空氣擊穿并闡明了其中擊穿抑制的機制,提高了轉移電荷量。研究了基于該結構的駐極體換能器參數(shù)(駐極體厚度、介電聚合物介電常數(shù)、介電聚合物厚度和器件負載等)對器件輸出性能的影響,并將駐極體換能器的轉移電荷量從~250μC/m2優(yōu)化提升至~470μC/m2,對應的峰值輸出功率可達4.9 W/m2。(3)通過靜電相互作用(麥克斯韋應力)組裝了具有壓電效應的駐極體薄膜(壓電駐極體),并驗證了其壓電效應源于夾層介電薄膜兩側的異號靜電荷所構成的偶極結構。該駐極體薄膜表現(xiàn)出顯著的正壓電效應和逆壓電效應,同時擁有輕質、柔軟以及超?。ā?5μm)的特性。研究通過選擇合理的插層介電材料,制備了壓電系數(shù)為40p C/N,壓電電壓系數(shù)為1.9 V m/N的壓電駐極體換能器,并展示了多種可穿戴電子器件應用,如超薄應變傳感器和聲學傳感器。提出的具有壓電特性的復合薄膜新結構也為低成本且易加工的壓電駐極體薄膜制造提供了一條新途徑。(4)基于靜電組裝壓電駐極體的原理,論文進一步提升了壓電駐極體的壓電系數(shù),并研究了壓電性能的穩(wěn)定性。通過引入聚偏氟乙烯聚合物(Poly(vinylidene fluoride),PVDF)為中間介質層,設計了FEP/PVDF/FEP結構壓電駐極體薄膜;基于模型優(yōu)化的PVDF的厚度和駐極體表面電荷密度,顯著提升了該壓電駐極體薄膜的壓電系數(shù)(77 p C/N)和逆壓電系數(shù)(191 pm/V),并研究了該結構壓電駐極體的溫度穩(wěn)定性,為開發(fā)具有寬工作溫度范圍的柔性聚合物壓電材料提供了經驗。
王夢宇[5](2020)在《聚偏氟乙烯及其共聚物的結晶行為及壓電/鐵電性能研究》文中提出在少數(shù)具有壓電,熱釋電或鐵電性的聚合物中,聚偏氟乙烯(PVDF)及其共聚物具有極佳的電活性,可用作為智能材料。其擁有非極性相和極性相,極性相如β晶,γ晶以及δ晶電活性更加優(yōu)異,故研究出具有高含量的極性相的薄膜具有非常重要的意義。本文分別研究制備了 PVDF單層膜及PVDF/P(VDF-TrFE)雙層膜。通過PVDF單層膜研究了 PVDF α向γ’相轉變能力,成功制備了高γ晶含量的PVDF薄膜樣品。另外,還研究了通過附生的方法制備PVDF/P(VDF-TrFE)雙層取向膜,來調控其具體結構使得其鐵電性能得以提升。取得的主要結果如下:1.控制聚偏氟乙烯α相到γ’相的相變能力在本研究中,首先在等溫結晶過程中獲得了α-PVDF球晶,并通過溫度程序來控制了α-PVDF球晶的固固相轉變的能力。如果在等溫結晶過程(步驟1)之后進行降溫過程(步驟2),則在隨后的退火過程(步驟3)中,幾乎所有在步驟1中形成的α球晶都轉變?yōu)棣谩蚓?。相?若沒有步驟2,只有比較少數(shù)量的α球晶轉變?yōu)棣谩蚓АMㄟ^結合原位表征的方法,監(jiān)測了退火過程中微觀和納米尺度的結構演變,并揭示了降溫過程中形成的α相控制α向γ’相轉變能力的機理。最終獲得了具有高含量γ相的薄膜,進而也可以促進PVDF在壓電/鐵電器件中的應用。2.PVDF/(P(VDF-TrFE)雙層取向膜的結構與鐵電性能為了改善器件的性能,對鐵電聚合物薄膜的結構和形態(tài)有很高的要求。雖然已經在控制晶體取向方面,很多研究做了很多努力,但是很少有研究通過附生的方法研究P(VDF-TrFE)薄膜。在這項工作中,我們將P(VDF-TrFE)旋涂在取向PVDF薄膜上。樣品經歷熱退火之后,通過原子顯微鏡(AFM),紅外光譜(IR)和X射線衍射(XRD)系統(tǒng)地表征P(VDF-TrFE)的取向形態(tài)和分子取向,可以觀察到層狀形態(tài)的良好有序排布的P(VDF-TrFE)的edge-on片晶,且P(VDF-TrFE)的c軸平行于熔體拉伸方向,b軸垂直于基底。更重要的是,取向的PVDF薄膜誘導使得P(VDF-TrFE)薄膜變得有取向。此外,經壓電響應原子力顯微鏡(PFM)和鐵電測試儀測試,PVDF/(P(VDF-TrFE)雙層取向膜的壓電和鐵電性能良好,為制備性能良好的存儲器件提供了基礎。
王文倩[6](2019)在《熱釋電納米發(fā)電機及其在環(huán)境能量收集中的應用研究》文中指出隨著信息技術的飛速發(fā)展,各式各樣的電子設備應運而生,對能源的使用提出了新的要求。在能源短缺的大環(huán)境下,新能源的開發(fā)和利用成為了眾多科研人員研究的重點。所謂的新能源,除了一些典型的可再生能源,如風能、太陽能、水能、潮汐能等,還有一種經常被人忽略,甚至被遺棄的——圍繞在我們周圍環(huán)境中的能源,如廢熱能和機械能等。為了收集這些能源,納米發(fā)電機走入了人們的視線,并在能源收集領域展示出廣闊的應用前景。根據(jù)不同的發(fā)電機理納米發(fā)電機可被分為三種:摩擦電納米發(fā)電機、壓電納米發(fā)電機、熱釋電納米發(fā)電機。這種新型的納米發(fā)電機將我們身邊的廢熱能和機械能收集并轉換為電能并能夠驅動微小型電子設備,從而擺脫對電源的依賴而形成自供電分布式系統(tǒng)。這對目前迅速發(fā)展的物聯(lián)網具有重要的意義和價值。在本論文中,我們使用柔性的PVDF薄膜制備了一種風力驅動下收集太陽能的光-熱-電轉換器件,該器件充分利用自然環(huán)境中的風能和太陽能的協(xié)同作用,利用氧化還原石墨烯的光熱轉換效應以及風能驅動的周期性光屏蔽使熱釋電PVDF薄膜形成溫度的時間梯度變化,從而輸出電能。論文中將熱釋電效應和海水淡化機理結合,制備了一款能夠利用太陽輻射進行海水淡化的蒸發(fā)器,同時該裝置還能收集蒸汽熱能進行發(fā)電。該裝置利用多孔氧化還原石墨烯的光熱轉換效應,形成蒸發(fā)效應而淡化海水,同時該裝置利用蒸汽蒸發(fā)-冷凝產生的吸熱放熱效應在PVDF上產生溫變進而通過熱釋電效應發(fā)電。熱釋電納米發(fā)電機能夠將環(huán)境中的溫度變化轉化為電能,而環(huán)境中的溫度變化是很普遍的現(xiàn)象,因此熱釋電納米發(fā)電機是環(huán)境能量收集的一種低成本,簡易化和靈活性的方案。其對于自供電式分布式能源系統(tǒng)構建具有廣闊的應用前景。論文對上述兩種器件的工作原理做了詳細的說明,對器件性能做了系統(tǒng)的測試,并對測試結果進行了深入的分析和討論。
張園[7](2019)在《BiFeO3鐵電體疇分布特性及動態(tài)磁電耦合效應的飛秒激光探測研究》文中進行了進一步梳理鐵電材料是一種功能材料,其具有的優(yōu)異電學和光學性能孕育出了它廣闊的應用前景。電疇翻轉是鐵電材料顯示宏觀非線性本構行為的微觀物理機制,鐵電疇的取向直接決定著鐵電材料的物理性質和應用方向,而電疇翻轉后不同取向鐵電疇體積分數(shù)的變化則直接與鐵電材料及其器件的效率和穩(wěn)定性掛鉤。因此,確定鐵電材料的疇取向及其體積分數(shù)(分布特性)對鐵電器件工程至關重要。多鐵性材料作為一種特殊的鐵電材料,除具有鐵電性外,還兼具有鐵磁性等其他鐵性序參量,上述鐵性序參量之間的磁電耦合效應為高性能電子器件的設計提供了新的自由度。電磁振子作為多鐵性材料一類新的元激發(fā),被認為是多鐵性材料動態(tài)磁電耦合效應的特有產物,其通常指的是磁振子中包含有鐵電序參量的漲落。電磁振子蘊含著豐富而有趣的物理現(xiàn)象,厘清其物理特性及產生機制,對追溯多鐵性材料動態(tài)磁電耦合效應的起源具有重要意義。飛秒激光因具有脈沖超短、峰值功率及電場強度高和光譜較寬等優(yōu)點,是近年來激光科學發(fā)展起來的最強有力的新工具之一。飛秒激光探測技術作為一種全光學探測方法,更具有非接觸、非破壞、效率和靈敏度極高等優(yōu)點,可直接用于研究材料的物理性能及微觀機制?;诖?本論文將從建立鐵電疇分布特性和動態(tài)磁電耦合效應的飛秒激光探測方法入手,以實現(xiàn)上述材料特性的表征來展開,主要研究內容和結果如下:(1)以測量鐵電材料的疇分布特性為研究目的,基于光學二次諧波與材料對稱性的強關聯(lián)性和飛秒激光的獨特優(yōu)勢,通過探測飛秒激光作用下鐵電薄膜產生的光學二次諧波,構造了鐵電疇分布特性的方位角-入射光偏振依賴光學二次諧波探測系統(tǒng),并構建了相關的理論分析模型,結合理論模擬和實驗研究結果,建立了鐵電疇分布特性的飛秒激光探測方法。(2)以菱方相71°和109°疇壁BiFeO3(BFO)及四方相Pb(Zr0.2Ti0.8)O3、BaTiO3(BTO)和BFO等典型鐵電薄膜為例,利用上述方法,研究了鐵電薄膜相結構、疇結構、面內疇和面外疇數(shù)量對方位角-入射光偏振依賴光學二次諧波信號的影響,并建立了鐵電薄膜疇分布特性與光學二次諧波的關系;將上述測得的光學二次諧波信號與構建的相關理論模型進行擬合分析,確定了鐵電薄膜的疇分布特性,并得到了其具體的疇分布體積分數(shù)數(shù)值;該疇分布特性結果與壓電力顯微鏡照片相吻合,確定了光學二次諧波系統(tǒng)測試結果的可靠性,從而實現(xiàn)了鐵電薄膜疇分布特性的光學二次諧波測量。(3)以不同斜切角度miscut基底上生長的BTO薄膜為例,建立了 BTO薄膜二階非線性光學系數(shù)與光學二次諧波信號之間的關系,研究了斜切基底應力對BTO薄膜二階非線性光學系數(shù)的影響。研究發(fā)現(xiàn),不同的基底斜切角度會帶來不同的應力狀態(tài),從而對BTO薄膜的二階非線性光學系數(shù)產生不同的影響,由此,通過不同斜切角度的miscut基底,可實現(xiàn)BTO鐵電薄膜二階非線性光學系數(shù)的應力調控。(4)基于太赫茲時域光譜系統(tǒng),建立了針對多鐵性納米粉體材料動態(tài)磁電耦合效應(電磁振子)的飛秒激光探測方法。以Nd摻雜的BFO(BNFO)納米粉體為例,研究了 BNFO納米粉體電磁振子的物理特性及產生機制,并分析了摻雜誘導的相變對BNFO納米粉體電磁振子特性的影響。通過表征BNFO納米粉體的鐵磁性和拉曼等其他性能,確定了 Nd摻雜帶來的BFO納米粉體的結構和性能變化,進一步探討了摻雜對BNFO納米粉體電磁振子特性的影響,最終實現(xiàn)了 BFO納米粉體電磁振子特性的相變調控研究。
李吉蒙[8](2019)在《柔性熱釋電薄膜制備工藝及性能優(yōu)化》文中認為柔性熱釋電材料作為一種新型材料,其制備的薄膜具有耐腐蝕性、耐氧化性、柔性可彎曲等優(yōu)點,在紅外熱成像系統(tǒng)、紅外報警系統(tǒng)、熱釋電探測系統(tǒng)等很多領域有著很好的應用前景?;诖?本論文對PVDF基柔性熱釋電薄膜的制備工藝進行了研究,主要研究內容如下:1、采用常規(guī)的三步法研究PVDF熱釋電薄膜的制備,首先是成膜,方法包括流延法、熱壓法和旋涂法。這一步通常制備出的薄膜晶體結構主要為α相,對薄膜進行拉伸可以提高β相含量,再進行熱極化使PVDF薄膜具有熱釋電性能。之后通過SEM觀察薄膜的表面結構,利用XRD和FTIR研究薄膜的晶體結構,驗證了經過拉伸和極化可以提高薄膜的β相含量。通過搭建的熱釋電測試平臺測試薄膜的熱釋電系數(shù),表明拉伸比越大、極化電場強度越高薄膜的熱釋電性能越好。2、提出制備PVDF薄膜的流延-拉伸復合工藝,該工藝不需要高溫拉伸,也不需要高溫極化,而是在成膜的過程中拉伸,制備的薄膜直接具有熱釋電性能。通過表征后分析可知,薄膜的β相含量隨著成膜溫度升高先變大后減小,β相含量隨剩余極化強度、介電常數(shù)、熱釋電系數(shù)的變化也是如此。通過實驗分析可知PVDF薄膜在溶液濃度為25%、拉伸速率為20 cm.s-1、拉伸長度為15 cm、成膜溫度為80oC時獲得最佳的熱釋電性能。通過搭建的偶極子取向測定裝置進行測試和分析,證明流延-拉伸復合工藝制備的PVDF薄膜中偶極子在垂直方向有一定分量。之后將成膜板進行氫鍵處理,得到的薄膜具有更優(yōu)良的熱釋電性能,證明流延-拉伸復合工藝制備的PVDF薄膜直接具有熱釋電性能是由于成膜板的氫鍵誘導作用。3、探索了三種簡易新穎的方法來提升PVDF薄膜熱釋電性能:(1)方法一是采用疊層結構,將PVDF薄膜上下兩層薄膜的熱釋電響應疊加,使相同薄膜面積具有更大的熱釋電響應。測試結果驗證了這一設想,但所獲得的響應信號比兩層膜響應信號的和小。(2)方法二是在鐵電相中摻入高熱膨脹系數(shù)的非鐵電相,通過增大復合薄膜的熱膨脹系數(shù)來改進薄膜的熱釋電性能。實驗結果表明當PMMA與P(VDF-TrFE)共混比例小于3:10時,共混薄膜的熱釋電響應信號是有小幅提高,最高可提升5%。(3)方法三是將粒徑較大的PE顆粒摻入PVDF薄膜中增大薄膜表面積,提高表面熱吸收率進而提高熱釋電性能。實驗結果表明當顆粒的混入比例小于3:10時,共混薄膜的熱釋電響應信號最高可提升約3.8%。
李龍[9](2018)在《P(VDF-TrFE)性能及其薄膜器件結構優(yōu)化的研究》文中指出鐵電材料屬于功能型材料的一種,除了具有特有的鐵電性之外,還具有其它多種電性能。如:熱釋電性、介電性、電光效應、壓電性、聲光效應和非線性光學效應等。通常情況下,鐵電材料是以薄膜的形式應用于各類電子產品中。近些年來,隨著薄膜制備技術的提高,鐵電薄膜材料在非易失性存儲器、傳感器、電容器、能量收集器等方面的研究也越來越成熟。這些功能型電子產品在汽車工業(yè)、信息技術、航空航天和船舶重工等高端技術領域有巨大的應用潛能。有機鐵電材料相比無機鐵電來說具有柔順性好、易成膜、低壓反轉和兼容性強等特點成為研究關注的熱點。聚偏氟乙烯(PVDF)與其共聚物聚(偏氟乙烯-三氟乙烯)(P(VDF-TrFE))是最為典型的有機鐵電材料。本論文研究工作主要以不同結構的有機鐵電薄膜電容器為基礎,分析電極結構效應、厚度、電活性界面層和溫度等因素作用于P(VDF-TrFE)鐵電超薄膜的性能機理,如:極化、疲勞和疇反轉特性等。本工作重點介紹了P(VDF-TrFE)鐵電薄膜極化反轉過程中疲勞現(xiàn)象,通過理論模型分析極化鐵電疇疲勞機制。此外,還分析了RC模型中探針電阻值(RP)、漏電阻(RL)、界面層電阻值(RI)和界面層電容(CI)的變化對于鐵電超薄膜電容器反轉速度的影響。本文研究內容如下:(1)鐵電薄膜電容器采用不同的電極結構,研究了結構效應對P(VDF-TrFE)鐵電薄膜性能的影響。結果表明:采用線電極結構能夠有效地改善P(VDF-TrFE)鐵電薄膜的極化和疲勞性能,并用電荷補償機制模型解釋了鐵電薄膜性能得到提升的原因。極化反轉過程中線電極結提供了足夠多的注入電荷保持鐵電疇反轉過程中的活性,使得疲勞極化性能得到了顯著的改善。(2)本工作分析了以旋涂法制備的厚度為70 nm的P(VDF-TrFE)鐵電薄膜,基于線電極厚度和寬度影響下薄膜電容器性能的變化。結果表明:不同電極厚度極化的變化趨勢基本相同,極化強度的變化隨電壓的增強呈現(xiàn)出“S”型曲線變化。然而,隨電極厚度的增加極化速率達到最大值的電壓越小。相對極化隨著電極厚度的增加而出現(xiàn)降低趨勢。此外,電極寬度相同的條件下,驅動電壓隨著電極厚度的增加而降低。(3)本工作進一步分析了RC模型中探針電阻值(RP)、漏電阻(RL)、界面層電阻值(RI)和界面層電容(CI)的變化對于鐵電超薄膜電容器反轉速度的影響。結果表明:在較大的RP值條件下,更多的自由電荷被釘扎束縛,形成陷阱電荷,從而導致器件反轉能力下降,即反轉時間τ增加。漏電阻越大的器件造成的漏電流較小,電滯回線矩形特征明顯,器件完成快速讀寫,使得器件具有良好的性能。此外,隨界面層電阻RI值的增大,器件讀寫速度受到抑制;然而,界面層電容CI的值越大,會由于分壓效應,導致UF增大,從而促使讀寫能夠更快完成。
白玉龍[10](2018)在《鐵性薄膜電、磁、熱性能調控與機理研究》文中研究表明鐵性薄膜由于其奇異的物理和化學性質而受到普遍關注,并成為材料科學領域的研究熱點。近年來在交換偏置、磁電耦合、光電轉換、固態(tài)制冷等領域的廣泛應用使得鐵性薄膜成為納米技術和凝聚態(tài)物理的研究重點。這些應用集中在多鐵納機電系統(tǒng)、弱磁探測技術、鐵電光伏太陽能電池、高效電卡、磁卡固態(tài)制冷。本文的工作主要是針對上述新問題、新行為開展的,著眼于納米結構和相關器件的基礎研究。主要包括以下幾個題目:1.團簇組裝磁性納米薄膜的磁疇結構、磁致伸縮與交換偏置效應低能團簇束流淀積方法制備磁性SmCo合金薄膜,通過真空原位退火調控團簇顆粒尺度決定的磁疇結構。團簇顆粒尺度變大使得超順磁結構轉換成磁單疇,SmCo團簇薄膜表現(xiàn)出磁致伸縮效應的增強,從而具有更高的飽和磁致伸縮系數(shù)和低磁場下強線性的磁致伸縮效應。核殼結構Co/Co O磁性納米薄膜中鐵磁/反鐵磁(FM/AFM)的界面釘扎導致了交換偏置效應,且隨著溫度的降低而更加明顯。單相FeMn合金薄膜中觀察到了很強交換偏置效應,低溫下反鐵磁性團簇部分發(fā)生相變轉換為自旋玻璃(spin glass)態(tài),構成spin glass型交換偏置且spin glass態(tài)與反鐵磁序之間的競爭隨著溫度降低而加劇,交換偏置效應更加明顯。同時研究了錘煉(training effect)效應。2.贗1-3多鐵異質結構薄膜磁電耦合效應的團簇組裝與調控Bi5Ti3FeO15/FeGa/Bi5Ti3FeO15贗1-3多鐵異質結構薄膜在室溫下有巨磁電耦合效應。一方面是硬質襯底上Bi5Ti3FeO15緩沖層極大的釋放了襯底的“夾持”效應。另一方面是團簇組裝的FeGa圓盤與Bi5Ti3FeO15壓電基質形成了多界面,這非常有利于界面應力的傳遞。此外,壓電基質包裹覆蓋磁致伸縮FeGa圓盤形成的贗1-3異質結構薄膜包含單相多鐵Bi5Ti3FeO15的磁電耦合效應和異質結構薄膜中磁致伸縮-界面應力-壓電效應所引起的磁電耦合效應。團簇組裝的Ni-NiO核殼結構具有室溫交換偏置效應,磁交換偏置導致了磁致伸縮的偏置,從而在Bi5Ti3FeO15/Ni-NiO/Bi5Ti3FeO15贗1-3多鐵異質結構薄膜中誘導出室溫的磁電偏置效應,并建立了磁疇演化與磁電偏置的關系。3.Bi5Ti3FeO15薄膜鐵電光伏效應與調控光照下鐵電薄膜產生電子-空穴對,在去極化電場和內建電場共同作用下向電極兩側定向移動并積累形成開路電壓和短路電流。鐵電薄膜長時間工作會產生鐵電疲勞,進而導致鐵電光伏效應減弱。稀土Ho元素摻雜可以調控Bi5Ti3FeO15鐵電薄膜的帶隙,抗疲勞能力提升。更重要的是鐵電光伏效應也隨之提升,體現(xiàn)在開路電壓VOC和短路電流JSC都隨著Ho摻雜明顯增大。但是Bi5Ti3FeO15鐵電薄膜作為太陽能電池其VOC和JSC的數(shù)值都遠小于理論值。鐵電薄膜的電介質本性使得內電阻很大,抑制了VOC和JSC的數(shù)值。調控內阻來調控鐵電光伏效應,引入低帶隙寬度的Ag2O納米顆粒分散到Bi5Ti3FeO15薄膜。去極化場驅動光生電子-空穴對分離的過程中施加外磁場會發(fā)生Jahn-Teller distortion,Fe元素價態(tài)震蕩形成的躍遷電子在次帶中通過eg2-O2p-eg0相互作用會部分被Ag2O界面捕獲形成導電界面。內阻變小從而VOC和JSC都大幅度提升,撤去磁場時導電界面消失內阻變大,VOC和JSC都減小。4.基于電卡效應和磁卡效應的固態(tài)制冷技術固態(tài)卡效應致冷技術及相關器件可以在鐵電有序和自旋有序的納米薄膜中實現(xiàn)局部制冷,從而滿足微納電子系統(tǒng)的要求。在相變點附近有巨大的熵變,對應著最大絕熱溫變。Bi5Ti3FeO15/BiFeO3異質結構薄膜在Curie溫度以下一定范圍內鐵電極化會隨著溫度上升而上升。這種現(xiàn)象定義為負電卡效應,可以實現(xiàn)加電場制冷。而在雙鈣鈦礦氧化物薄膜La2Co MnO6中自旋有序隨著溫度降低增加,是一種正磁卡效應,可以實現(xiàn)去磁場制冷。在相變點附近自旋有序發(fā)生突變,對應著最大的磁熵變和最大絕熱溫變。
二、有序組裝超薄膜熱釋電性能的優(yōu)化研究(論文開題報告)
(1)論文研究背景及目的
此處內容要求:
首先簡單簡介論文所研究問題的基本概念和背景,再而簡單明了地指出論文所要研究解決的具體問題,并提出你的論文準備的觀點或解決方法。
寫法范例:
本文主要提出一款精簡64位RISC處理器存儲管理單元結構并詳細分析其設計過程。在該MMU結構中,TLB采用叁個分離的TLB,TLB采用基于內容查找的相聯(lián)存儲器并行查找,支持粗粒度為64KB和細粒度為4KB兩種頁面大小,采用多級分層頁表結構映射地址空間,并詳細論述了四級頁表轉換過程,TLB結構組織等。該MMU結構將作為該處理器存儲系統(tǒng)實現(xiàn)的一個重要組成部分。
(2)本文研究方法
調查法:該方法是有目的、有系統(tǒng)的搜集有關研究對象的具體信息。
觀察法:用自己的感官和輔助工具直接觀察研究對象從而得到有關信息。
實驗法:通過主支變革、控制研究對象來發(fā)現(xiàn)與確認事物間的因果關系。
文獻研究法:通過調查文獻來獲得資料,從而全面的、正確的了解掌握研究方法。
實證研究法:依據(jù)現(xiàn)有的科學理論和實踐的需要提出設計。
定性分析法:對研究對象進行“質”的方面的研究,這個方法需要計算的數(shù)據(jù)較少。
定量分析法:通過具體的數(shù)字,使人們對研究對象的認識進一步精確化。
跨學科研究法:運用多學科的理論、方法和成果從整體上對某一課題進行研究。
功能分析法:這是社會科學用來分析社會現(xiàn)象的一種方法,從某一功能出發(fā)研究多個方面的影響。
模擬法:通過創(chuàng)設一個與原型相似的模型來間接研究原型某種特性的一種形容方法。
三、有序組裝超薄膜熱釋電性能的優(yōu)化研究(論文提綱范文)
(1)基于硅襯底的三方相高居里點PIN-PMN-PT弛豫鐵電薄膜制備及非制冷紅外探測器研究(論文提綱范文)
摘要 |
Abstract |
第1章 緒論 |
1.1 引言 |
1.2 熱釋電效應 |
1.3 熱釋電紅外探測器基本原理 |
1.4 國內外熱釋電紅外探測器研究現(xiàn)狀 |
1.5 熱釋電材料的研究現(xiàn)狀 |
1.6 論文的研究目標和內容 |
1.6.1 研究目標 |
1.6.2 研究內容 |
第2章 實驗方法和內容 |
2.1 實驗內容 |
2.2 弛豫鐵電薄膜的制備 |
2.3 弛豫鐵電薄膜的性能測試 |
2.3.1 介電性能測試 |
2.3.2 鐵電性能測試 |
2.3.3 I-V性能測試 |
2.3.4 熱釋電性能測試 |
2.4 熱釋電紅外探測器制作流程和性能測試系統(tǒng) |
2.4.1 熱釋電紅外探測器制作流程 |
2.4.2 熱釋電性能測試系統(tǒng) |
第3章 Mn-PIMNT薄膜的制備、結構與電性能研究 |
3.1 引言 |
3.2 LSCO導電緩沖層的制備及性能調控 |
3.2.1 沉積溫度對LSCO結構與電性能影響 |
3.2.2 沉積氧壓對LSCO結構與電性能影響 |
3.3 Mn-PIMNT弛豫鐵電薄膜制備研究 |
3.3.1 沉積溫度對Mn-PIMNT結構與電性能影響 |
3.3.2 沉積氧壓對Mn-PIMNT結構與電性能影響 |
3.3.3 Mn-PIMNT薄膜極化條件探究 |
3.4 本章小結 |
第4章 熱釋電探測器的理論模型和仿真 |
4.1 引言 |
4.2 熱釋電探測器的理論模型 |
4.3 弛豫鐵電薄膜探測器的性能仿真 |
4.4 本章小結 |
第5章 基于Mn-PIMNT薄膜單元紅外探測器制備研究 |
5.1 引言 |
5.2 基于MEMS技術的紅外探測器制備工藝研究 |
5.2.0 靈敏元結構設計及制備流程 |
5.2.1 圖形轉移的光刻技術 |
5.2.2 薄膜的正面光刻膠保護層 |
5.2.3 Mn-PIMNT薄膜刻蝕工藝研究 |
5.2.4 Mn-PIMNT薄膜吸收層及微橋結構制備 |
5.2.5 Mn-PIMNT薄膜紅外探測器制備與性能測試 |
5.3 本章小結 |
第6章 總結與展望 |
6.1 總結 |
6.2 展望 |
參考文獻 |
攻讀學位期間取得的研究成果 |
致謝 |
(2)有機半導體材料的多晶型調控及其電荷傳輸性能研究(論文提綱范文)
摘要 |
abstract |
第一章 緒論 |
1.1 概述 |
1.2 有機電子學 |
1.3 有機場效應晶體管 |
1.3.1 有機場效應晶體管的基本結構 |
1.3.2 有機場效應晶體管的工作原理 |
1.3.3 有機場效應晶體管的性能參數(shù) |
1.4 有機半導體材料 |
1.4.1 有機小分子 |
1.4.2 有機聚合物 |
1.4.3 有機半導體多晶型 |
1.4.4 有機半導體多晶型在有機場效應晶體管中的應用 |
1.5 有機半導體多晶型的調控方法 |
1.6 本論文的選題依據(jù)及意義 |
第二章 聚合物輔助調控有機半導體多晶型改變電荷輸運 |
2.1 引言 |
2.2 實驗部分 |
2.3 結果與討論 |
2.3.1 α和β相晶體 |
2.3.2 晶體微觀結構 |
2.3.3 器件制備及表征 |
2.4 本章小結 |
第三章 溶劑蒸汽退火法制備一維PDI_8-CN_2自組裝納米線 |
3.1 引言 |
3.2 實驗部分 |
3.3 結果與討論 |
3.3.1 自組裝納米線的微觀結構 |
3.3.2 溶劑蒸汽退火 |
3.3.3 器件制備及表征 |
3.4 本章小結 |
第四章 PDI衍生物自組裝多晶型在光響應OFET中的應用 |
4.1 引言 |
4.2 實驗部分 |
4.3 結果與討論 |
4.3.1 α相和β相晶體 |
4.3.2 晶體的微觀結構 |
4.3.3 OFET器件的光電特性 |
4.3.4 理論計算 |
4.4 本章小結 |
第五章 總結與展望 |
5.1 總結 |
5.2 展望 |
參考文獻 |
附錄1 攻讀碩士學位期間撰寫的論文 |
附錄2 攻讀碩士學位期間參加的科研項目 |
附錄3 攻讀碩士學位期間參加的學術會議 |
致謝 |
(3)鈣鈦礦結構鐵電薄膜中能量競爭與疇結構的熱力學分析和相場模擬(論文提綱范文)
摘要 |
ABSTRACT |
第1章 緒論 |
1.1 多鐵性、鐵電性與鐵電薄膜 |
1.1.1 物質的鐵性和多鐵性材料 |
1.1.2 電介質的物理性質及分類 |
1.1.3 鐵電研究的歷史與應用 |
1.1.4 鐵電疇結構和鐵電薄膜 |
1.2 鐵電材料的研究方法 |
1.2.1 鐵電材料的實驗手段 |
1.2.2 鐵電材料的理論基礎 |
1.2.3 鐵電材料的模擬計算 |
1.3 鈣鈦礦結構鐵電體 |
1.3.1 鈣鈦礦結構及鈣鈦礦鐵電體 |
1.3.2 鈦酸鋇材料 |
1.3.3 鐵酸鉍材料 |
1.4 本論文的目的和主要研究內容 |
第2章 理論背景和模擬方法 |
2.1 鐵電材料的熱力學唯象分析 |
2.1.1 Landau相變理論 |
2.1.2 彈性能的貢獻 |
2.1.3 Landau–Gingzburg理論 |
2.1.4 Landau–Gingzburg–Denvonshire唯象理論 |
2.1.5 自由能的熱力學表達 |
2.2 鐵電材料的相場模型 |
2.2.1 序參量和演化方程 |
2.2.2 鐵電體的自由能 |
2.2.3 鈣鈦礦鐵電體的相場模型 |
2.3 相場模擬的數(shù)值方法 |
2.3.1 力學平衡 |
2.3.2 電學平衡 |
2.3.3 半隱式傅里葉譜法 |
第3章 高應變鐵酸鉍薄膜的疇界分析 |
3.1 引言 |
3.1.1 鐵電疇界和協(xié)調條件 |
3.1.2 鐵酸鉍的超四方相 |
3.1.3 本工作的介紹 |
3.2 疇界能量的熱力學分析 |
3.2.1 疇界能 |
3.2.2 突變界面的靜電能與電學失調 |
3.2.3 突變界面的彈性能與力學失調 |
3.2.4 疇界方向的確定 |
3.2.5 應變導致的相分離 |
3.2.6 小結 |
3.3 鐵酸鉍的疇與疇界 |
3.3.1 鐵酸鉍內的疇 |
3.3.2 鐵酸鉍內的疇界 |
3.4 鐵酸鉍疇界的結果與討論 |
3.4.1 相場模型 |
3.4.2 電學和力學失調效應 |
3.4.3 應變導致的相分離效應 |
3.4.4 高壓縮應變鐵酸鉍薄膜中的準同型相界 |
3.5 小結 |
第4章 鐵酸鉍超薄膜中的純四方相 |
4.1 引言 |
4.1.1 鐵電超薄膜 |
4.1.2 鐵酸鉍超薄膜的研究進展 |
4.1.3 本工作的介紹 |
4.2 理論模型 |
4.2.1 自由能的唯象描述 |
4.2.2 模擬系數(shù)的選擇與擬合 |
4.3 模擬結果與分析 |
4.3.1 四方相的熱力學分析 |
4.3.2 鐵酸鉍超薄膜的相場模擬 |
4.4 小結 |
第5章 納米孔陣列下鈦酸鋇薄膜的疇分裂 |
5.1 引言 |
5.1.1 鐵電薄膜的條紋疇和邊界效應 |
5.1.2 微觀鐵電體的制備工藝 |
5.1.3 本工作的介紹 |
5.2 理論模型與方法 |
5.2.1 自由能表達式與系數(shù) |
5.2.2 模擬過程及蒙特卡羅方法 |
5.3 結果與討論 |
5.3.1 正方形納米孔的疇結構及能量分析 |
5.3.2 三角形形納米孔的疇結構及能量分析 |
5.3.3 材料的壓電性和介電性 |
5.4 小結 |
第6章 總結和展望 |
6.1 總結 |
6.2 展望 |
參考文獻 |
致謝 |
簡歷與科研成果 |
(4)插層型駐極體換能器的模型構建和壓電特性研究(論文提綱范文)
摘要 |
Abstract |
1 緒論 |
1.1 引言 |
1.2 柔性可穿戴系統(tǒng) |
1.3 可穿戴自供能換能器 |
1.4 可穿戴駐極體換能器 |
1.5 本論文的選題思路及主要研究內容 |
2 高轉移電荷量的插層型駐極體換能器 |
2.1 引言 |
2.2 插層型駐極體換能器的制備 |
2.3 駐極體換能器的Paschen擊穿效應分析 |
2.4 插層型駐極體換能器的性能研究 |
2.5 本章小結 |
3 基于靜電組裝的插層型駐極體換能器 |
3.1 引言 |
3.2 靜電組裝壓電駐極體的制備及表征 |
3.3 靜電組裝壓電駐極體的理論模型 |
3.4 靜電組裝壓電駐極體的力學和壓電性能表征 |
3.5 靜電組裝壓電駐極體換能器的應用 |
3.6 本章小結 |
4 高壓電系數(shù)的插層型駐極體換能器 |
4.1 引言 |
4.2 高壓電系數(shù)插層型壓電駐極體的制備與表征 |
4.3 高壓電系數(shù)插層型壓電駐極體的理論模型 |
4.4 高壓電系數(shù)插層型壓電駐極體的力學和壓電性能 |
4.5 高壓電系數(shù)插層型壓電駐極體換能器的應用 |
4.6 本章小結 |
5 總結與展望 |
5.1 全文總結 |
5.2 本文的主要創(chuàng)新點 |
5.3 后續(xù)工作與展望 |
參考文獻 |
致謝 |
附錄1 攻讀博士學位期間發(fā)表論文目錄 |
附錄2 攻讀博士學位期間申請專利目錄 |
附錄3 本論文所用測試儀器型號 |
附錄4 中英文縮寫對照表 |
(5)聚偏氟乙烯及其共聚物的結晶行為及壓電/鐵電性能研究(論文提綱范文)
學位論文數(shù)據(jù)集 |
摘要 |
ABSTRACT |
第一章 緒論 |
1.1 PVDF概述 |
1.1.1 PVDF的相轉變行為 |
1.1.2 PVDF γ相的制備方式 |
1.1.3 PVDF的電活性及其應用 |
1.2 P(VDF-TrFE)概述 |
1.2.1 P(VDF-TrFE)薄膜的制備方式 |
1.2.2 P(VDF-TrFE)薄膜性能的影響因素 |
1.2.3 P(VDF-TrFE)薄膜晶體取向的研究 |
1.3 本課題的主要內容和創(chuàng)新點 |
第二章 控制PVDF α-γ'相轉變能力的研究 |
2.1 引言 |
2.2 實驗部分 |
2.2.1 實驗材料與樣品制備 |
2.2.2 儀器與表征手段 |
2.3 結果與討論 |
2.3.1 PVDF α-γ'相轉變的POM表征 |
2.3.2 PVDF α-γ'相轉變的XRD表征 |
2.3.3 PVDF α-γ'相轉變的FTIR表征 |
2.3.4 PVDF α-γ'相轉變的POM表征(較大倍數(shù)) |
2.3.5 PVDF α-γ'相轉變的AFM表征 |
2.3.6 影響PVDF α-γ'相轉變的因素 |
2.4 本章小結 |
第三章 PVDF/P(VDF-TrFE)雙層取向薄膜的結構及性能表征 |
3.1 引言 |
3.2 實驗部分 |
3.2.1 實驗材料 |
3.2.2 樣品制備 |
3.2.3 儀器與表征手段 |
3.3 結果與討論 |
3.3.1 PVDF/P(VDF-TrFE)雙層鐵電聚合物薄膜的AFM表征 |
3.3.2 PVDF/P(VDF-TrFE)雙層鐵電聚合物薄膜的TEM表征 |
3.3.3 PVDF/P(VDF-TrFE)雙層鐵電聚合物薄膜的FTIR表征 |
3.3.4 PVDF/P(VDF-TrFE)雙層鐵電聚合物薄膜的GIXD表征 |
3.3.5 PVDF/P(VDF-TrFE)雙層鐵電聚合物薄膜的PFM表征 |
3.3.6 PVDF/P(VDF-TrFE)雙層鐵電聚合物薄膜的MFM器件的測試 |
3.4 本章小結 |
第四章 實驗結論 |
參考文獻 |
研究成果及發(fā)表的學術論文 |
致謝 |
作者和導師簡介 |
附件 |
(6)熱釋電納米發(fā)電機及其在環(huán)境能量收集中的應用研究(論文提綱范文)
摘要 |
Abstract |
第一章 緒論 |
1.1 引言 |
1.1.1 能源危機 |
1.1.2 可再生能源的探索與發(fā)展 |
1.2 納米發(fā)電機 |
1.2.1 傳統(tǒng)發(fā)電機 |
1.2.2 納米發(fā)電機 |
第二章 基于光熱轉換和熱釋電效應的納米發(fā)電機及其在太陽能收集中的應用 |
2.1 引言 |
2.2 熱釋電發(fā)電機的制作和相關測試 |
2.2.1 熱釋電材料的選擇 |
2.2.2 聚偏氟乙烯(PVDF)的結構和性能 |
2.2.3 電極材料的選擇 |
2.2.4 熱釋電發(fā)電機的制作 |
2.2.5 PVDF薄膜的數(shù)據(jù)測試 |
2.3 測試結果及分析 |
2.3.1 PVDF的結構分析 |
2.3.2 熱釋電發(fā)電機的性能測試 |
2.4 本章小結 |
第三章 基于多孔石墨烯光熱效應的海水淡化和熱釋電納米發(fā)電機的集成應用研究 |
3.1 引言 |
3.2 三維石墨烯與3D打印石墨烯 |
3.3 海水淡化和能量收集裝置的制作與測試 |
3.3.1 海水淡化和能量收集裝置的制作 |
3.3.2 制備和測試階段使用的儀器和藥品 |
3.3.3 測試結果分析 |
3.4 本章小結 |
第四章 總結和展望 |
4.1 總結 |
4.2 展望 |
參考文獻 |
碩士期間發(fā)表論文 |
致謝 |
(7)BiFeO3鐵電體疇分布特性及動態(tài)磁電耦合效應的飛秒激光探測研究(論文提綱范文)
摘要 |
Abstract |
第1章 緒論 |
1.1 鐵電材料的疇分布特性 |
1.1.1 鐵電材料的概述 |
1.1.2 鐵電疇的概述 |
1.1.3 鐵電材料疇分布特性定量分析的重要性 |
1.1.4 鐵電材料疇分布特性定量分析觀測方法的研究進展 |
1.2 單相多鐵性材料的磁電耦合效應 |
1.2.1 單相多鐵性材料的概述 |
1.2.2 單相多鐵性材料磁電耦合效應的起源 |
1.2.3 單相多鐵性材料的靜態(tài)磁電耦合效應 |
1.2.4 單相多鐵性材料的動態(tài)磁電耦合效應(電磁振子) |
1.3 飛秒激光表征鐵電疇分布特性和電磁振子特性的優(yōu)越性 |
1.3.1 飛秒激光的概述 |
1.3.2 飛秒激光表征鐵電疇分布特性的研究進展 |
1.3.3 飛秒激光表征電磁振子特性的研究進展 |
1.4 本論文的選題依據(jù)及主要研究內容 |
1.4.1 本論文的選題依據(jù) |
1.4.2 本論文的主要研究內容 |
第2章 鐵電疇分布特性飛秒激光探測方法的建立 |
2.1 引言 |
2.2 鐵電疇分布特性光學二次諧波探測系統(tǒng)的搭建 |
2.2.1 非線性光學的簡介 |
2.2.2 光學二次諧波的簡介 |
2.2.3 鐵電疇分布特性光學二次諧波探測系統(tǒng)的搭建 |
2.3 鐵電疇分布特性光學二次諧波探測分析模型的建立 |
2.3.1 入射光偏振依賴光學二次諧波分析模型的建立 |
2.3.2 方位角-入射光偏振依賴光學二次諧波分析模型的建立 |
2.4 本章小結 |
第3章 菱方相BiFeO_3鐵電疇分布特性的飛秒激光探測研究 |
3.1 引言 |
3.2 菱方相71°疇壁BiFeO_3薄膜鐵電疇分布特性的探測分析 |
3.3 菱方相109°疇壁BiFeO_3薄膜鐵電疇分布特性的探測分析 |
3.4 本章小結 |
第4章 四方相BiFeO_3鐵電疇分布特性的飛秒激光探測研究 |
4.1 引言 |
4.2 經典四方相鐵電薄膜疇分布特性的飛秒激光探測研究 |
4.2.1 四方相BaTiO_3薄膜二階非線性光學系數(shù)的調控研究 |
4.2.2 四方相BaTiO_3薄膜鐵電疇分布特性的探測分析 |
4.2.3 四方相Pb(Zr_(0.2)Ti_(0.8))O_3鐵電薄膜疇分布特性的探測分析 |
4.3 四方相BiFeO_3薄膜鐵電疇分布特性的探測分析 |
4.4 本章小結 |
第5章 BiFeO_3動態(tài)磁電耦合效應的飛秒激光探測研究 |
5.1 引言 |
5.2 動態(tài)磁電耦合效應(電磁振子)探測方法的建立 |
5.2.1 動態(tài)磁電耦合效應(電磁振子)測試系統(tǒng)的建立 |
5.2.2 動態(tài)磁電耦合效應(電磁振子)分析模型的建立 |
5.3 BiFeO_3納米粉體的電磁振子特性研究 |
5.4 Nd摻雜對BiFeO_3納米粉體電磁振子特性的影響研究 |
5.4.1 Nd摻雜對BiFeO_3納米粉體結構的影響 |
5.4.2 Nd摻雜對BiFeO_3納米粉體電磁振子特性的影響 |
5.5 Nd摻雜對BiFeO_3納米粉體其它性能的影響 |
5.6 本章小結 |
第6章 總結與展望 |
6.1 全文總結 |
6.2 研究展望 |
參考文獻 |
致謝 |
攻讀博士學位期間發(fā)表的學術論文和專利 |
(8)柔性熱釋電薄膜制備工藝及性能優(yōu)化(論文提綱范文)
摘要 |
abstract |
第一章 緒論 |
1.1 研究背景及意義 |
1.2 柔性熱釋電薄膜國內外研究現(xiàn)狀 |
1.3 本論文的主要研究內容 |
第二章 PVDF柔性熱釋電薄膜的制備 |
2.1 引言 |
2.2 PVDF柔性熱釋電薄膜的制備方法 |
2.2.1 實驗條件 |
2.2.2 PVDF柔性熱釋電薄膜的制備 |
2.2.2.1 流延法制備PVDF柔性熱釋電薄膜 |
2.2.2.2 熱壓法制備PVDF柔性熱釋電薄膜 |
2.2.2.3 旋涂法制備PVDF柔性熱釋電薄膜 |
2.2.2.4 總結 |
2.2.3 PVDF薄膜的拉伸 |
2.2.4 PVDF薄膜的極化 |
2.3 PVDF柔性熱釋電薄膜的特征與分析 |
2.3.1 掃描電子顯微鏡(SEM) |
2.3.2 X射線衍射分析(XRD) |
2.3.3 傅里葉變換紅外光譜 |
2.3.4 鐵電測試 |
2.3.5 熱釋電測試 |
2.4 本章總結 |
第三章 流延-拉伸復合工藝 |
3.1 引言 |
3.2 流延-拉伸復合工藝薄膜的制備方法 |
3.2.1 實驗條件 |
3.2.2 流延-拉伸復合工藝薄膜的制備過程 |
3.2.3 流延-拉伸復合工藝不同溶液濃度制備PVDF薄膜 |
3.2.4 流延-拉伸復合工藝不同拉伸速率制備PVDF薄膜 |
3.2.5 流延-拉伸復合工藝不同拉伸長度制備PVDF薄膜 |
3.2.6 流延-拉伸復合工藝不同成膜溫度制備PVDF薄膜 |
3.3 流延-拉伸復合工藝不同成膜溫度制備PVDF薄膜的特征與分析 |
3.3.1 掃描電子顯微鏡(SEM) |
3.3.2 X射線衍射分析(XRD) |
3.3.3 傅里葉變換紅外光譜 |
3.3.4 介電測試 |
3.3.5 鐵電測試 |
3.3.6 熱釋電測試 |
3.3.7 偶極子取向測定 |
3.3.8 對成膜基板氫鍵處理 |
3.3.9 對薄膜進行正向和反向極化處理 |
3.4 本章小結 |
第四章 PVDF熱釋電性能提升新方法探索 |
4.1 雙層膜結構法 |
4.1.1 引言 |
4.1.2 實驗條件 |
4.1.3 雙層膜的制備過程 |
4.1.4 雙層膜的極化 |
4.1.5 熱釋電測試 |
4.2 熱膨脹系數(shù)法 |
4.2.1 引言 |
4.2.2 實驗條件 |
4.2.3 高熱膨脹系數(shù)薄膜的制備 |
4.2.4 熱釋電測試 |
4.3 高熱吸收率法 |
4.3.1 引言 |
4.3.2 實驗條件 |
4.3.3 高表面的熱吸收率薄膜的制備 |
4.3.4 熱釋電測試 |
4.4 本章小結 |
第五章 總結與展望 |
5.1 研究內容總結 |
5.2 對進一步研究的展望 |
致謝 |
參考文獻 |
攻碩期間取得的研究成果 |
(9)P(VDF-TrFE)性能及其薄膜器件結構優(yōu)化的研究(論文提綱范文)
摘要 |
abstract |
第一章 緒論 |
1.1 鐵電體概述及其性能 |
1.1.1 鐵電材料的發(fā)展史 |
1.1.2 鐵電材料的分類 |
1.1.3 鐵電性 |
1.2 鐵電材料的應用 |
1.2.1 非易失性鐵電存儲器 |
1.2.2 電容器 |
1.2.3 能源收集器 |
1.3 有機鐵電材料PVDF及共聚物P(VDF-TrFE) |
1.3.1 PVDF及共聚物P(VDF-TrFE)結構及性能 |
1.3.2 有機鐵電材料極化反轉動力學 |
1.4 有機鐵電薄膜的制備方法 |
1.4.1 分子束外延法 |
1.4.2 Langmuir-Blodgett |
1.4.3 旋涂法 |
1.5 課題的研究背景意義及內容 |
1.5.1 研究背景意義 |
1.5.2 本文創(chuàng)新點及主要研究內容 |
第二章 實驗材料及表征方法 |
2.1 引言 |
2.2 實驗材料及設備 |
2.2.1 主要實驗材料 |
2.2.2 主要實驗設備 |
2.3 實驗表征方法 |
2.3.1 原子力顯微鏡 |
2.3.2 X射線光電子能譜儀(XPS) |
2.3.3 Alpha-step500 表面輪廓測量儀 |
2.3.4 Premier II鐵電測試儀 |
第三章 電極結構對P(VDF-TrFE)超薄膜電容器作用機理 |
3.1 引言 |
3.2 實驗材料及步驟 |
3.3 實驗結果及分析 |
3.3.1 退火溫度對極化性能的影響 |
3.3.2 電極結構對P(VDF-TrFE)薄膜電容器極化性能的影響 |
3.3.3 電極結構對P(VDF-TrFE)薄膜疲勞性能的影響 |
3.3.4 電極結構對P(VDF-TrFE)薄膜驅動電壓的影響 |
3.4 結論 |
第四章 P(VDF-TrFE)超薄膜電容器電極類型作用機理 |
4.1 引言 |
4.2 實驗材料與步驟 |
4.3 實驗結果與分析 |
4.3.1 P(VDF-TrFE)鐵電薄膜的極化與電極作用影響 |
4.3.2 電極類型對于驅動電壓和WC條件下的作用影響 |
4.4 結論 |
第五章 RC模型P(VDF-TrFE)超薄膜電容器反轉作用機理 |
5.1 引言 |
5.2 實驗材料與步驟 |
5.3 實驗結果與分析 |
5.3.1 RC理論模型分析與反轉動力學基礎 |
5.3.2 RC模型RP、RL、CI和CF的變化對于反轉速度的影響 |
5.4 結論 |
第六章 總結與展望 |
6.1 全文總結 |
6.2 展望 |
參考文獻 |
攻讀碩士學位期間發(fā)表的學術論文及取得的相關科研成果 |
致謝 |
(10)鐵性薄膜電、磁、熱性能調控與機理研究(論文提綱范文)
摘要 |
abstract |
第一章 緒論 |
1.1 研究現(xiàn)狀與相關問題 |
1.1.1 團簇組裝納米薄膜與性能 |
1.1.2 多鐵薄膜與磁電耦合 |
1.1.3 鐵電薄膜光伏效應 |
1.1.4 固態(tài)制冷技術 |
1.2 本工作的研究內容和擬解決問題 |
1.2.1 本文的研究內容 |
1.2.2 本文的創(chuàng)新點及擬解決問題 |
本章參考文獻 |
第二章 實驗技術與方法 |
2.1 高質量薄膜制備與相關技術 |
2.1.1 化學溶膠凝膠法 |
2.1.2 團簇束流沉積 |
2.1.3 脈沖激光沉積技術 |
2.2 薄膜表征技術原理和相關設備 |
2.2.1 結構表征 |
2.2.2 物性表征 |
2.3 本章小結 |
本章參考文獻 |
第三章 團簇組裝磁性納米薄膜性能調控 |
3.1 團簇組裝納米薄膜的交換偏置效應 |
3.1.1 引言 |
3.1.2 Core–shellCo/CoO納米團簇制備及表征技術 |
3.1.3 Co/CoOcore–shell納米團簇微結構與交換偏置效應 |
3.1.4 結論與分析 |
3.1.5 合金團簇FeMn薄膜的制備與微結構 |
3.1.6 Spin-glass型交換偏置及磁錘煉效應 |
3.1.7 結論與分析 |
3.2 合金團簇SmCO薄膜的磁致伸縮與磁疇結構調控 |
3.2.1 引言 |
3.2.2 納米團簇薄膜的制備與微結構 |
3.2.3 物相結構與磁性分析 |
3.2.4 納米團簇薄膜的磁疇、磁致伸縮調控 |
3.2.5 結果與分析 |
3.3 本章小結 |
本章參考文獻 |
第四章 多鐵贗1-3異質結構磁電耦合調控、團簇修飾 |
4.1 引言 |
4.2 BTFO/FeGa/BTFO贗1-3異質結構巨磁電效應 |
4.2.1 贗1-3異質結構薄膜制備 |
4.2.2 BTFO/FeGa/BTFO薄膜物相與微結構 |
4.2.3 薄膜鐵電性與磁介電性分析 |
4.2.4 贗1-3異質結構薄膜磁電耦合與機理 |
4.2.5 結論與分析 |
4.3 團簇組裝核殼贗1-3異質結構偏置磁電耦合 |
4.3.1 團簇組裝核殼BTFO/Ni-NiO/BTFO贗1-3異質結構制備 |
4.3.2 BTFO/Ni-NiO/BTFO薄膜物相、微結構分析 |
4.3.3 核殼贗1-3異質結的電疇翻轉與鐵電性 |
4.3.4 BTFO/Ni-NiO/BTFO贗1-3核殼異質結的交換偏置效應、磁疇 |
4.3.5 贗1-3核殼異質結偏置磁電耦合與機理分析 |
4.3.6 結果與分析 |
4.4 本章小結 |
本章參考文獻 |
第五章 Bi_5Ti_3FeO_(15)多鐵薄膜鐵電光伏效應與調控 |
5.1 引言 |
5.2 稀土HO元素摻雜和周期性電場調控Bi_5Ti_3FeO_(15)鐵電薄膜光伏效應 |
5.2.1 Bi_5Ti_3FeO_(15)、Bi_(4.75)Ho_(0.25)Ti_3FeO_(15)薄膜制備及實驗設計 |
5.2.2 BTFO、BHTFO薄膜物相與微結構分析 |
5.2.3 周期性電場、光照調控BTFO、BHTFO薄膜鐵電光伏效應與機理分析 |
5.2.4 稀土Ho摻雜調控帶隙、光電效應機理分析 |
5.2.5 結論與分析 |
5.3 Ag_2O納米顆粒分散和磁場對內電阻、光伏效應調控 |
5.3.1 Bi_5Ti_3FeO_(15)·x%Ag_2O多界面薄膜制備及實驗設計 |
5.3.2 多界面薄膜物相與微結構分析 |
5.3.3 Ag_2O納米顆粒分散和磁場調控鐵電光伏效應 |
5.3.4 Ag_2O界面和磁場調控內電阻、光伏效應機理 |
5.3.5 結論與分析 |
5.4 本章小結 |
本章參考文獻 |
第六章 鈣鈦礦鐵性薄膜固態(tài)制冷效應 |
6.1 引言 |
6.2 薄膜異質結構的電卡效應 |
6.2.1 薄膜異質結構電卡效應測試實驗設計 |
6.2.2 物相結構、變溫電容 |
6.2.3 弛豫特性的介電溫譜、熱釋電效應 |
6.2.4 準一級相變比熱、熵變、卡效應 |
6.2.5 卡效應機制分析與概念器件 |
6.2.6 結論與分析 |
6.3 雙鈣鈦礦薄膜磁卡效應 |
6.3.1 雙鈣鈦礦薄膜制備及表征技術 |
6.3.2 雙鈣鈦礦薄膜的相結構和微觀形貌 |
6.3.3 介電溫譜、磁相變 |
6.3.4 磁卡效應、卡諾循環(huán) |
6.3.5 結果與分析 |
6.4 本章小結 |
本章參考文獻 |
第七章 總結與展望 |
7.1 本文總結 |
7.2 展望 |
致謝 |
攻讀博士學位期間發(fā)表的學術論文及授權專利(著) |
四、有序組裝超薄膜熱釋電性能的優(yōu)化研究(論文參考文獻)
- [1]基于硅襯底的三方相高居里點PIN-PMN-PT弛豫鐵電薄膜制備及非制冷紅外探測器研究[D]. 黎梓浩. 上海師范大學, 2021(07)
- [2]有機半導體材料的多晶型調控及其電荷傳輸性能研究[D]. 徐海笑. 南京郵電大學, 2020(03)
- [3]鈣鈦礦結構鐵電薄膜中能量競爭與疇結構的熱力學分析和相場模擬[D]. 張洋. 南京大學, 2020(09)
- [4]插層型駐極體換能器的模型構建和壓電特性研究[D]. 徐子盛. 華中科技大學, 2020(01)
- [5]聚偏氟乙烯及其共聚物的結晶行為及壓電/鐵電性能研究[D]. 王夢宇. 北京化工大學, 2020(02)
- [6]熱釋電納米發(fā)電機及其在環(huán)境能量收集中的應用研究[D]. 王文倩. 廈門大學, 2019(01)
- [7]BiFeO3鐵電體疇分布特性及動態(tài)磁電耦合效應的飛秒激光探測研究[D]. 張園. 湘潭大學, 2019(12)
- [8]柔性熱釋電薄膜制備工藝及性能優(yōu)化[D]. 李吉蒙. 電子科技大學, 2019(01)
- [9]P(VDF-TrFE)性能及其薄膜器件結構優(yōu)化的研究[D]. 李龍. 上海工程技術大學, 2018
- [10]鐵性薄膜電、磁、熱性能調控與機理研究[D]. 白玉龍. 內蒙古大學, 2018(12)