СЕКЦИЯ 3. «ЗОЛЬ-ГЕЛЬ ПЛЁНКИ, ПОКРЫТИЯ И МЕМБРАНЫ»
28
с помощью ртутного зонда MDC 802B-150 и LCR-метра Agilent 4284A в составе измерительной
системы MDC CSM/Win.
Результаты исследования частично представлены в табл. 1. Из таблицы видно, что
введение ПВП в безводный ПО раствор позволяет в 2 раза по сравнению с плотной пленкой
увеличить толщину сегнетоэлектрической пленки, при этом относительная пористость
достигает 32%. В отличие от результатов, представленных в [3], в нашей работе увеличение
пористости прямо пропорционально концентрации введенного порогена и не приводит к
сильной усадке, сопровождающейся снижением остаточной поляризации. Также с ростом
концентрации порогена не происходит существенного увеличения коэрцитивного поля.
Таблица 1.
Основные характеристики пористых сегнетоэлектрических конденсаторов с десятислойными
сегнетоэлектрическими пленками, кристаллизованными при 650°C.
Концентрация
ПВП, мас. %
Толщина,
нм
Показатель
преломления
Относительная
пористость, %
Остаточная
поляризация,
мкКл/см
2
Коэрцитивное
поле, кВ/см
Диэлектрическая
проницаемость
0
405
2,45
0
24
± 57
810
7
605
2,12
14
25
± 60
585
14
730
1,96
23
24
± 61
485
20
810
1,81
32
25
± 70
350
Сохранение сегнетоэлектрических свойств за счет предотвращения сильной усадки
объясняется тем, что реализуется другой механизм встраивания порогенов. Так, например, в [3]
присоединение ПВП к частично гидролизованному триметаллическому комплексу,
содержащему помимо оксогрупп гидроксильные группы, происходит за счет образования
водородных связей между группами OH и группами C=O порогена. В этом случае в процессе
термообработки подавляются реакции конденсации и, как следствие, затруднен рост
пространственной оксидной сетки ЦТС. В связи с тем, что в нашей работе используется
безводный ПО раствор, присоединение ПВП к триметаллическому комплексу осуществляется
по донорно-акцепторному механизму между группами C=O порогена и металлами комплекса,
что не создает препятствий для формирования разветвленной пространственной оксидной
сетки ЦТС. Именно разветвленная оксидная сетка ЦТС, трансформируясь в процессе
кристаллизации в более совершенные зерна перовскита, приводит к улучшению степени
структурного совершенства кристаллической сегнетоэлектрической пленки, что в конечном
итоге и приводит к уменьшению усадки и сохранению сегнетоэлектрических свойств. Под
степенью структурного совершенства кристаллического материала понимается меньшее
количество границ зерен, трудно детектируемых точечных и линейных дефектов и
микровключений других фаз. Электрофизический метод измерения, являясь чувствительным
даже к незначительному изменению кристаллической структуры, позволяет оценить степень
структурного совершенства кристаллического материала, которая, оказалась значительно
выше, чем в [3].
Таким образом, удалось увеличить толщину сегнетоэлектрической пленки без
существенной деградации ее характеристик, что позволит расширить область применения
сегнетоэлектрических
материалов.
Помимо
этого,
можно
ожидать
улучшения
пьезоэлектрических и пироэлектрических свойств, т.к. фактор качества и добротность обратно
пропорциональны диэлектрической проницаемости, которая в случае введения 20 мас. % ПВП
снижается более чем в 2 раза по сравнению с плотной пленкой (см. табл. 1).
Do'stlaringiz bilan baham: |