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摘 要

本文主要研究水热法制备PNZST薄膜中可能出现的几个变量对最后制得的薄膜的影响，目的时探究在何种情况下可以制得取向单一，厚度均匀，致密度高的薄膜。以PNZST薄膜为对象，本文分别是从不同保温时间、KOH水溶液浓度和初始反应物浓度三个方面探索和研究制备PNZST薄膜的最佳环境。

实验采用水热法制备PNZST反铁电薄膜，比较在蒸压温度为200°C，初始KOH浓度为1mol/L，初始反应物浓度为0.125mol/L，保温时间分别为2h、4h、8h下制得的PNZST反铁电薄膜的形貌，并确定保温时间越长，合成的薄膜表面的光洁度越好。

比较初始反应物浓度为0.125mol/L，保温时间为4 h，压蒸温度200°C，初始KOH水溶液浓度分别为1mol/L、2 mol/L、3mol/L、4 mol/L、5 mol/L下制得的PNZST反铁电薄膜的形貌，并确定合成PNZST的初始KOH水溶液浓度上限为4mol/L，在此范围内随着KOH水溶液浓度的升高，合成的薄膜表面光洁度越来越好。

比较在保温时间为4 h，压蒸温度200°C，初始KOH水溶液为3mol/L，初始溶液浓度分别为0.20 mol/L、0.25 mol/L、0.30 mol/L下制得的PNZST反铁电薄膜的形貌，并确定初始反应物浓度越高，合成的薄膜表面光洁度越好。

关键词： 反铁电陶瓷 水热法 PNZST薄膜 表面形貌

Abstract

The paper is to research the influence of several variables that may occur in PNZST ceramic films prepared by hydrothermal method on the final ceramic films. Under the circumstances, we can find out the ceramic films with uniform orientation, uniform thickness and high density The In this paper, the best environment for preparing PNZST ceramic films is explored and studied from three aspects: different holding time, KOH aqueous solution concentration and initial reactant concentration.

The initial concentration of KOH was 1mol / L, the initial reactant concentration was 0.125mol / L, and the holding time was 2h, 4h, 8h, respectively. The experimental results showed that the PNZST antiferroelectric ceramic film was prepared by hydrothermal method. Under the PNZST anti-ferroelectric ceramic film morphology, and to determine the longer the holding time, the synthesis of the film surface finish better.

The initial concentration of the KOH aqueous solution was 1 mol / L, 2 mol / L, 3 mol / L, 4 mol / L, and 5 mol / L, respectively. The initial reaction concentration was 0.125 mol / L, the holding time was 4 h, the pressure of steam was 200 ° C, And the upper limit of the initial KOH aqueous solution concentration of the synthesized PNZST was determined to be 4 mol / L. The higher the concentration of the initial KOH aqueous solution in this range, the better the surface finish of the synthesized film was.

The PNZST anti-ferroelectrics were prepared under the conditions of holding time of 4 h, steaming temperature of 200 ° C, initial KOH aqueous solution of 3mol / L, initial solution concentration of 0.20 mol / L, 0.25 mol / L and 0.30 mol / L The higher the initial reactant concentration, the better the surface finish of the synthesized film.

Key words: antiferroelectric ceramic; hydrothermal method; PNZST film; surface morphology

目 录

摘 要 I

ABSTRACT II

第一章 绪论 1

1.1 研究背景 1

1.2 反铁电陶瓷 1

1.3 几种典型的反铁电陶瓷 2

1.3.1 锆钛酸铅基反铁电陶瓷 2

1.3.2 Pb(Zr,Sn,Ti)O₃基反铁电陶瓷 2

1.3.3 PLZST反铁电陶瓷 3

1.4 反铁电陶瓷的应用 3

1.5 水热法制备纳米陶瓷粉体 4

1.6 薄膜材料.............................................................................................................5

1.7 无机薄膜制备技术 6

1.8 小结 6

第二章 实验过程与表征方法 8

2.1 PNZST薄膜的制备 8

2.1.1 实验原料 8

2.1.2 组分选择 9

2.1.2 实验仪器.....................................................................................................9

2.2 实验方法及步骤 9

2.2.1 实验设计及工艺 9

2.2.2 实验对照组安排 10

第三章 实验结果与讨论 12

3.1不同保温时间对水热法制备PNZST薄膜的影响 12

3.2不同KOH水溶液浓度对水热法制备PNZST薄膜的影响 13

3.2.1 不同KOH浓度合成的PNZST薄膜的SEM图 13

3.2.2 不同KOH浓度合成的PNZST薄膜的EDS图 15

3.3.3 不同KOH浓度合成的PNZST薄膜的XRD图 16

3.3 不同初始反应物浓度对水热法制备PNZST薄膜的影响 17

第四章 结论和展望 19

4.1 结论 19

4.2 展望 20

参考文献 21

致谢 23

1. 绪论

1.1 研究背景

随着社会的发展，储能材料在日常生产生活中的应用越来越多，小到手机、笔记本电脑的电池，大到声纳系统等军工方面储能材料都发挥这不可或缺的作用，而为了满足日益精细化，复杂化，智能化的要求，储能材料的研究和发展就显得尤为重要。铁电和反铁电材料作为一种新兴的储能材料，由于其具有很高的能量密度，在如移动电子设备，混合电力交通系统中的应用可以起到缩减这些设备和系统的尺寸，重量和成本的作用。

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