【摘 要】
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以热释电材料为灵敏元的热释电红外探测器因其不需要制冷并且能够实现宽波段响应等特点被广泛应用到军事、医疗、工业、航天、科研等领域,发展高性能的热释电材料对提升器件性能具有重要意义。热释电薄膜与体材料像单晶陶瓷相比既继承了热释电体材料容易制备、易掺杂改性等优点,又具有灵敏元薄,灵敏度高,响应速度快,易与微电子技术相集成,成本低等特点,可进一步促进热释电探测器的发展。本论文紧密围绕0.3mol.%Mn-
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以热释电材料为灵敏元的热释电红外探测器因其不需要制冷并且能够实现宽波段响应等特点被广泛应用到军事、医疗、工业、航天、科研等领域,发展高性能的热释电材料对提升器件性能具有重要意义。热释电薄膜与体材料像单晶陶瓷相比既继承了热释电体材料容易制备、易掺杂改性等优点,又具有灵敏元薄,灵敏度高,响应速度快,易与微电子技术相集成,成本低等特点,可进一步促进热释电探测器的发展。本论文紧密围绕0.3mol.%Mn-0.72Pb(Mg1/3Nb2/3)O3-0.28Pb Ti O3（Mn-PMNT（72/28））体系材料,采用脉冲激光沉积法（PLD）制备了具有优异铁电热释电性能的Mn-PMNT（72/28）薄膜,主要研究内容与结果如下:1.采用传统固相反应法制备了Mn-PMNT（72/28）陶瓷,研究了烧结温度对陶瓷的结构与电学性能的影响规律。通过传统固相反应法制备得到晶粒发育良好且均匀的Mn-PMNT（72/28）靶材。表征了不同烧结温度下制备的陶瓷样品的相结构、显微结构、畴结构以及电学性能（包括介电、铁电、压电和热释电性能）。其中在1255℃下烧结的陶瓷综合性能良好,室温下热释电系数可达7.19×10-4Cm-2K-1。成功制备了兼具优异的热释电性能以及良好铁电压电性能的Mn-PMNT（72/28）陶瓷靶材,为后续薄膜制备奠定了良好的基础。2.采用脉冲激光沉积方法（PLD）制备了<111>取向的弛豫铁电体Mn-PMNT（72/28）薄膜,研究了衬底温度和沉积氧压对薄膜的结构与电性能的影响规律。使用脉冲激光沉积系统在<111>取向的Sr Ti O3单晶衬上以及Sr Ru O3电极上制备Mn-PMNT（72/28）薄膜,通过改变衬底温度、沉积氧压等工艺参数来优化工艺。测试了不同条件下薄膜的相结构显微结构,以及介电性能、铁电性能,并分析总结出不同制备工艺参数对薄膜性能的影响规律。测试结果表明,在600°C以及15 Pa的条件下所制备的Mn-PMNT（72/28）薄膜性能更优异,厚度约为290nm且结构致密;在室温和频率1 k Hz下介电损耗正切值为0.08,具有相对较高的介电常数为2540,剩余极化强度为21.6μC/cm2,矫顽场为2.8 k V/mm;在低电场下,漏电流密度低至3.2×10-7A/cm2;较高的热释电系数11.4083×10-4Cm-2K-1。以上结果显示,本实验中所制备的Mn-PMNT（72/28）薄膜在非制冷红外探测器应用中是有力的候选材料。
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