本發(fā)明屬于功能薄膜材料領(lǐng)域，具體涉及一種鈮鎂酸鉛-鈦酸鉛和鋯鈦酸鉛異質(zhì)結(jié)構(gòu)薄膜及其制備方法。

背景技術(shù)：

鐵電薄膜是一類重要的功能性薄膜材料，具有良好的壓電性，鐵電性，熱釋電性，電光及非線性光學(xué)特性等，其應(yīng)用與推廣滲透到各相關(guān)技術(shù)領(lǐng)域。目前已經(jīng)在非易失性存儲(chǔ)器，動(dòng)態(tài)隨機(jī)存儲(chǔ)器，自旋電子器件，新型傳感器等新型功能材料與集成器件上得到廣泛的應(yīng)用。

鋯鈦酸鉛(PbZr_1-xTi_xO₃，簡(jiǎn)稱PZT)鐵電體材料是PbTiO₃和PbZrO₃的固溶體，在x＝0.48附近，存在一準(zhǔn)同型相界(MPB)。該相界的附近區(qū)域內(nèi)，晶體結(jié)構(gòu)屬于四方相和三方相的過(guò)渡區(qū)，鐵電體的晶格結(jié)構(gòu)比較松弛，易發(fā)生自發(fā)極化，具有優(yōu)異的鐵電、壓電和熱釋電等性能，是應(yīng)用最廣的一種薄膜材料。

鈮鎂酸鉛-鈦酸鉛[(1-x)Pb(Mg_1/3Nb_2/3)O₃-xPbTiO₃簡(jiǎn)稱PMN-PT]是典型的馳豫型鐵電體，由PMN和PT復(fù)合形成的二元連續(xù)固溶體。在x＝0.33附近，存在一準(zhǔn)同型相界(MPB)，具有較高的介電(單晶ε_r可達(dá)8000)及壓電響應(yīng)(壓電常數(shù)d₃₃～2800pC/N)，優(yōu)異的鐵電性能(相對(duì)較高的鐵電剩余極化、較小的矯頑場(chǎng))，極具研究?jī)r(jià)值。

由于大部分鐵電體薄膜的居里溫度偏高，在室溫下介電常數(shù)遠(yuǎn)小于居里點(diǎn)的介電常數(shù)，從而大大限制了其使用性能。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是提供一種鈮鎂酸鉛-鈦酸鉛和鋯鈦酸鉛異質(zhì)結(jié)構(gòu)薄膜及其制備方法，降低了容溫變化率，提高了介電峰的寬化，增大其應(yīng)用領(lǐng)域。有效地提高了薄膜的介電性能，降低了薄膜的電導(dǎo)率。同時(shí)異質(zhì)結(jié)構(gòu)中的界面效應(yīng)能有效的阻礙電子和空穴的傳遞，降低漏電流，提高鐵電性能。

本發(fā)明所述的一種鈮鎂酸鉛-鈦酸鉛和鋯鈦酸鉛異質(zhì)結(jié)構(gòu)薄膜，鈮鎂酸鉛-鈦酸鉛和鋯鈦酸鉛薄膜以不同的順序組成多層異質(zhì)結(jié)構(gòu)薄膜。

本發(fā)明鈮鎂酸鉛-鈦酸鉛和鋯鈦酸鉛異質(zhì)結(jié)構(gòu)薄膜為鈮鎂酸鉛-鈦酸鉛和鋯鈦酸鉛異質(zhì)結(jié)構(gòu)復(fù)合薄膜。

所述的鈮鎂酸鉛-鈦酸鉛和鋯鈦酸鉛異質(zhì)結(jié)構(gòu)復(fù)合薄膜的制備方法，制備鈮鎂酸鉛-鈦酸鉛和鋯鈦酸鉛兩種溶膠后，再?gòu)?fù)合制備出鋯鈦酸鉛和鈮鎂酸鉛-鈦酸鉛異質(zhì)結(jié)構(gòu)薄膜。

鋯鈦酸鉛溶膠制備過(guò)程包括以下步驟：

1)以三水合乙酸鉛、正丙醇鋯和異丙醇鈦為原料，按照化學(xué)式(1-x)PbZrO₃-xPbTiO₃準(zhǔn)確稱量各原料，x為0.45～0.48，三水合乙酸鉛過(guò)量10～15％；

2)將三水合乙酸鉛加入至乙二醇甲醚中，在50～60℃下加熱至完全溶解，100～120℃下減壓蒸餾20～40min；

3)將正丙醇鋯和異丙醇鈦依次加入乙二醇甲醚中，攪拌1～2h，使之均勻混合；

4)將步驟2)和步驟3)所得兩種溶液混合，在100～120℃下回流2～3h，使其充分反應(yīng)后冷卻至室溫；

5)加入0.1～0.3mL穩(wěn)定劑，用乙二醇甲醚調(diào)節(jié)金屬離子的濃度為0.2～0.4mol/L，并攪拌2～3h，經(jīng)過(guò)24～48h陳化得到淡黃色溶膠。

步驟2)中三水合乙酸鉛與乙二醇甲醚的質(zhì)量比為1：3～1：5，步驟3)中正丙醇鋯和異丙醇鈦與乙二醇甲醚的質(zhì)量比為1：3～1：5。

步驟5)中，穩(wěn)定劑為乙酰丙酮。

鈮鎂酸鉛-鈦酸鉛溶膠制備過(guò)程包括以下步驟：

1)以三水合乙酸鉛、四水合乙酸鎂、乙醇鈮和鈦酸四丁酯為原料，按照化學(xué)式(1-x)Pb(Mg_1/3Nb_2/3)-xPbTiO₃準(zhǔn)確稱量各原料，x為0.33～0.35，三水合乙酸鉛過(guò)量10～15％，四水合乙酸鎂過(guò)量3～5％；

2)將三水合乙酸鉛加入至乙二醇甲醚中，在50～60℃下加熱使之完全溶解，在100～120℃進(jìn)行減壓蒸餾20～40min得到溶液A；

3)將四水合乙酸鎂加入至冰乙酸和乙二醇甲醚的混合液中，在50～60℃下加熱使之完全溶解，采用旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀在100～120℃進(jìn)行減壓蒸餾20～40min得到溶液B；

4)將乙醇鈮加入冰乙酸和乙二醇甲醚的混合液中，在室溫下攪拌得到溶液C；

5)將溶液B和溶液C混合，并加入0.3～0.5mL乙酰丙酮，在50～60℃中回流20～40min，得到溶液D；

6)將鈦酸四丁酯滴入溶液D，混合并在50～60℃中回流20～40min得到溶液E；

7)將溶液E與溶液A混合并在50～60℃中回流20～40min得到溶液F；

8)加入乙二醇甲醚調(diào)節(jié)金屬離子的濃度為0.2～0.4mol/L，并在室溫下攪拌1～2h，陳化24～48h后得到鈮鎂酸鉛-鈦酸鉛溶膠。

步驟2)中的三水合乙酸鉛和乙二醇甲醚的質(zhì)量比為1：2～1：3，步驟3)中冰乙酸和乙二醇甲醚的質(zhì)量比為1:1～1:3，四水合乙酸鎂與冰乙酸和乙二醇甲醚混合液的質(zhì)量比為1：10～1：16，步驟4)中的冰乙酸和乙二醇甲醚的質(zhì)量比為1:3～1:5，乙醇鈮與冰乙酸和乙二醇甲醚混合液的質(zhì)量比為1：6～1：8。

薄膜制備過(guò)程包括以下步驟：

1)取鋯鈦酸鉛溶膠滴在潔凈的Pt/Ti/SiO₂/Si基片上，以1000～2000r/min轉(zhuǎn)速下旋涂8～10s，再在3000～4000r/min轉(zhuǎn)速下旋涂20～30s得到濕膜，然后在180～220℃下烘烤得干膜，350～450℃下保溫1～3min，最后在650～750℃下快速退火1～5min，得到結(jié)晶的鋯鈦酸鉛薄膜；

2)然后選取鈮鎂酸鉛-鈦酸鉛溶膠滴在結(jié)晶的鋯鈦酸鉛薄膜上，以1000～2000r/min轉(zhuǎn)速下旋涂8～10s，3000～4000r/min轉(zhuǎn)速下旋涂20～30s得到濕膜，然后在180～220℃下烘烤得干膜，350～450℃下保溫1～3min，最后在650～750℃下快速退火1～5min，得到結(jié)晶的鈮鎂酸鉛-鈦酸鉛和鋯鈦酸鉛異質(zhì)結(jié)構(gòu)復(fù)合薄膜；

3)在薄膜上交替制備鋯鈦酸鉛和鈮鎂酸鉛-鈦酸鉛兩種薄膜，直到達(dá)到需要的厚度；

4)采用物理濺射法在得到的異質(zhì)薄膜上沉積頂電極，頂電極材料為金或鉑，頂電極的直徑為100～500μm。

步驟3)中的鈮鎂酸鉛-鈦酸鉛薄膜和鋯鈦酸鉛薄膜交替制備過(guò)程中每種薄膜的層數(shù)為1～4層。

步驟3)中的鈮鎂酸鉛-鈦酸鉛薄膜和鋯鈦酸鉛薄膜總層數(shù)為8～16層。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下有益效果：

1.本發(fā)明兩種典型的鐵電體(鋯鈦酸鉛)和弛豫鐵電體(鈮鎂酸鉛-鈦酸鉛)進(jìn)行異質(zhì)結(jié)構(gòu)復(fù)合，同時(shí)結(jié)合了鐵電體和弛豫鐵電體的優(yōu)點(diǎn)，增大了鐵電體的適用溫度范圍，提高了介電峰的寬化。

2.鋯鈦酸鉛和鈮鎂酸鉛-鈦酸鉛兩種材料的晶格常數(shù)有較小的失配度，異質(zhì)復(fù)合引起的界面效應(yīng)會(huì)使材料間相互影響而導(dǎo)致界面處微觀結(jié)構(gòu)的變化，能夠消除同質(zhì)疊層生長(zhǎng)中的粗糙度累積效應(yīng)，提高表面平整度，改善介電性能。同時(shí)異質(zhì)結(jié)構(gòu)中的界面效應(yīng)能有效的阻礙電子和空穴的傳遞，降低漏電流，提高鐵電性能。

3.本發(fā)明采用溶膠凝膠工藝進(jìn)行制備制備出鈮鎂酸鉛-鈦酸鉛和鋯鈦酸鉛兩種溶膠，然后采用通過(guò)復(fù)合制備出多層異質(zhì)結(jié)構(gòu)。溶膠凝膠法的制備薄膜工藝簡(jiǎn)單，成本低，易于在不同基片上大面積的制備均勻的薄膜。易于定量摻雜，能有效地控制薄膜的成分和結(jié)構(gòu)，在異質(zhì)結(jié)構(gòu)薄膜制備的過(guò)程中，更容易控制薄膜的結(jié)構(gòu)和厚度。

附圖說(shuō)明

圖1為鈮鎂酸鉛-鈦酸鉛和鋯鈦酸鉛異質(zhì)結(jié)構(gòu)薄膜的結(jié)構(gòu)示意圖；其中Pt/Ti/SiO₂/Si為底電極，PMN-PT為鈮鎂酸鉛-鈦酸鉛薄膜，PZT為鋯鈦酸鉛薄膜；

圖2為實(shí)施例1制備的鈮鎂酸鉛-鈦酸鉛和鋯鈦酸鉛異質(zhì)結(jié)構(gòu)薄膜的XRD圖；

圖3為實(shí)施例1制備的鈮鎂酸鉛-鈦酸鉛和鋯鈦酸鉛異質(zhì)結(jié)構(gòu)薄膜的表面SEM圖；

圖4為實(shí)施例1制備的鈮鎂酸鉛-鈦酸鉛和鋯鈦酸鉛異質(zhì)結(jié)構(gòu)薄膜的斷面SEM圖；

圖5為實(shí)施例1制備的鈮鎂酸鉛-鈦酸鉛和鋯鈦酸鉛異質(zhì)結(jié)構(gòu)薄膜的漏電流圖；

圖6為實(shí)施例1制備的鈮鎂酸鉛-鈦酸鉛和鋯鈦酸鉛異質(zhì)結(jié)構(gòu)薄膜的電滯回線圖；

圖7為實(shí)施例1制備的鈮鎂酸鉛-鈦酸鉛和鋯鈦酸鉛異質(zhì)結(jié)構(gòu)薄膜的介電頻譜圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步的說(shuō)明。

實(shí)施例1

鋯鈦酸鉛溶膠制備過(guò)程包括以下步驟：

(1)以三水合乙酸鉛、正丙醇鋯和異丙醇鈦為原料，按照化學(xué)式(1-x)PbZrO₃-xPbTiO₃準(zhǔn)確稱量各原料，x為0.48，三水合乙酸鉛過(guò)量15％補(bǔ)償鉛的揮發(fā)；

(2)將三水合乙酸鉛加入至乙二醇甲醚中，在60℃下加熱至完全溶解，120℃下減壓蒸餾30min去除多余的結(jié)晶水，得到鉛溶液；

(3)將正丙醇鋯和異丙醇鈦依次加入乙二醇甲醚中，攪拌2h，使之均勻混合后得到鋯鈦混合溶液；

(4)將步驟(2)和步驟(3)所得兩種溶液混合，在120℃下回流2h，使其充分反應(yīng)后冷卻至室溫得到鋯鈦酸鉛混合溶液；

(5)加入0.1mL乙酰丙酮作為穩(wěn)定劑，用乙二醇甲醚調(diào)節(jié)金屬離子的濃度為0.3mol/L，并攪拌2h，經(jīng)過(guò)48h陳化得到淡黃色溶膠。

步驟(2)中的三水合乙酸鉛與乙二醇甲醚的質(zhì)量比為1：4；步驟(3)中正丙醇鋯和異丙醇鈦與乙二醇甲醚的質(zhì)量比為1：4。

鈮鎂酸鉛-鈦酸鉛溶膠制備過(guò)程包括以下步驟：

(1)以三水合乙酸鉛、四水合乙酸鎂、乙醇鈮和鈦酸四丁酯為原料，按照化學(xué)式(1-x)Pb(Mg_1/3Nb_2/3)-xPbTiO₃準(zhǔn)確稱量各原料，x為0.35，三水合乙酸鉛過(guò)量15％以補(bǔ)償鉛的揮發(fā)，四水合乙酸鎂過(guò)量5％促進(jìn)形成鈣鈦礦相；

(2)將三水合乙酸鉛加入至乙二醇甲醚中，在60℃下加熱使之完全溶解，在120℃進(jìn)行減壓蒸餾30min去除多余的結(jié)晶水，得到溶液A；

(3)將四水合乙酸鎂加入至冰乙酸和乙二醇甲醚的混合液中，在60℃下加熱使之完全溶解，采用旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀在120℃進(jìn)行減壓蒸餾30min去除多余的結(jié)晶水，得到溶液B；

(4)將乙醇鈮加入冰乙酸和乙二醇甲醚的混合液中，在室溫下攪拌得到溶液C；

(5)將溶液B和溶液C混合，并加入0.3mL乙酰丙酮作為穩(wěn)定劑，在60℃中回流30min，得到溶液D；

(6)將鈦酸四丁酯滴入溶液D，混合并在60℃中回流30min得到溶液E；

(7)將溶液E與溶液A混合并在60℃中回流30min得到溶液F；

(8)加入乙二醇甲醚調(diào)節(jié)金屬離子的濃度為0.3mol/L，并在室溫下攪拌2h，陳化48h后得到鈮鎂酸鉛-鈦酸鉛溶膠。

步驟(2)中的三水合乙酸鉛和乙二醇甲醚的質(zhì)量比為1：3；步驟(3)中冰乙酸和乙二醇甲醚的質(zhì)量比為1:3，四水合乙酸鎂與冰乙酸和乙二醇甲醚混合液的質(zhì)量比為1：14，步驟(4)中的冰乙酸和乙二醇甲醚的質(zhì)量比為1:4，乙醇鈮與冰乙酸和乙二醇甲醚混合液的質(zhì)量比為1：7。

薄膜制備過(guò)程包括

以下步驟：

(1)取鋯鈦酸鉛溶膠滴在潔凈的Pt/Ti/SiO₂/Si基片上，以2000r/min轉(zhuǎn)速下旋涂10s，再在3000r/min轉(zhuǎn)速下旋涂30s得到濕膜，然后在220℃下烘烤得干膜，450℃下保溫1min，最后在700℃下快速退火1min，得到結(jié)晶的鋯鈦酸鉛薄膜。

(2)然后選取鈮鎂酸鉛-鈦酸鉛溶膠滴在結(jié)晶的鋯鈦酸鉛薄膜上，以2000r/min轉(zhuǎn)速下旋涂10s，3000r/min轉(zhuǎn)速下旋涂30s得到濕膜，然后在220℃下烘烤得干膜，450℃下保溫1min，最后在700℃下快速退火1min，得到結(jié)晶的鈮鎂酸鉛-鈦酸鉛和鋯鈦酸鉛異質(zhì)結(jié)構(gòu)復(fù)合薄膜。

(3)在薄膜上交替制備鋯鈦酸鉛和鈮鎂酸鉛-鈦酸鉛兩種薄膜，薄膜的層狀涂抹方式如圖1中(c)型結(jié)構(gòu)示意圖所示，鋯鈦酸鉛薄膜和鈮鎂酸鉛-鈦酸鉛薄膜的總層數(shù)為8層。

(4)采用物理濺射法在得到的異質(zhì)薄膜上沉積頂電極，頂電極材料鉑，鉑電極的直徑為500μm。

用XRD對(duì)薄膜的晶體結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析，SEM對(duì)薄膜的表面和斷面形貌進(jìn)行表征。用鐵電分析儀對(duì)鐵電性能進(jìn)行分析，用主抗分析儀對(duì)介電性能進(jìn)行分析。

圖2為本實(shí)施例制備的薄膜XRD圖譜，通過(guò)對(duì)XRD圖譜的分析發(fā)現(xiàn)，鋯鈦酸鉛和鈮鎂酸鉛-鈦酸鉛薄膜都有較強(qiáng)的衍射峰，分峰比較明顯，沒(méi)有雜峰。圖3為本實(shí)施例制備的薄膜表面形貌圖，表面光滑平整，沒(méi)有裂縫產(chǎn)生。圖4為本實(shí)施例制備的薄膜斷面結(jié)構(gòu)圖，斷面分層明顯。圖5為本實(shí)施例制備的薄膜漏電流曲線，漏電流較小。圖6為本實(shí)施例制備的薄膜電滯回線，發(fā)現(xiàn)電滯回線矩形度較高，剩余極化較大。圖7為本實(shí)施例制備的薄膜介電性能曲線，發(fā)現(xiàn)介電常數(shù)較大，損耗較小。

實(shí)施例2

鋯鈦酸鉛溶膠制備過(guò)程包括以下步驟：

(1)以三水合乙酸鉛、正丙醇鋯和異丙醇鈦為原料，按照化學(xué)式(1-x)PbZrO₃-xPbTiO₃準(zhǔn)確稱量各原料，x為0.45，三水合乙酸鉛過(guò)量10％補(bǔ)償鉛的揮發(fā)；

(2)將三水合乙酸鉛加入至乙二醇甲醚中，在50℃下加熱至完全溶解，100℃下減壓蒸餾20min去除多余的結(jié)晶水，得到鉛溶液；

(3)將正丙醇鋯和異丙醇鈦依次加入乙二醇甲醚中，攪拌1h，使之均勻混合后得到鋯鈦混合溶液；

(4)將步驟(2)和步驟(3)所得兩種溶液混合，在100℃下回流2h，使其充分反應(yīng)后冷卻至室溫得到鋯鈦酸鉛混合溶液；

(5)加入0.1mL乙酰丙酮作為穩(wěn)定劑，用乙二醇甲醚調(diào)節(jié)金屬離子的濃度為0.4mol/L，并攪拌2h，經(jīng)過(guò)24h陳化得到淡黃色溶膠。

步驟(2)中的三水合乙酸鉛與乙二醇甲醚的質(zhì)量比為1：3；步驟(3)中正丙醇鋯和異丙醇鈦與乙二醇甲醚的質(zhì)量比為1：3。

鈮鎂酸鉛-鈦酸鉛溶膠制備過(guò)程包括以下步驟：

(1)以三水合乙酸鉛、四水合乙酸鎂、乙醇鈮和鈦酸四丁酯為原料，按照化學(xué)式(1-x)Pb(Mg_1/3Nb_2/3)-xPbTiO₃準(zhǔn)確稱量各原料，x為0.33，三水合乙酸鉛過(guò)量10％以補(bǔ)償鉛的揮發(fā)，四水合乙酸鎂過(guò)量3％促進(jìn)形成鈣鈦礦相；

(2)將三水合乙酸鉛加入至乙二醇甲醚中，在50℃下加熱使之完全溶解，在100～120℃進(jìn)行減壓蒸餾20min去除多余的結(jié)晶水，得到溶液A；

(3)將四水合乙酸鎂加入至冰乙酸和乙二醇甲醚的混合液中，在50℃下加熱使之完全溶解，采用旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀在100℃進(jìn)行減壓蒸餾20min去除多余的結(jié)晶水，得到溶液B；

(4)將乙醇鈮加入冰乙酸和乙二醇甲醚的混合液中，在室溫下攪拌得到溶液C；

(5)將溶液B和溶液C混合，并加入0.3mL乙酰丙酮作為穩(wěn)定劑，在50℃中回流20min，得到溶液D；

(6)將鈦酸四丁酯滴入溶液D，混合并在50℃中回流20min得到溶液E；

(7)將溶液E與溶液A混合并在50℃中回流20～40min得到溶液F；

(8)加入乙二醇甲醚調(diào)節(jié)金屬離子的濃度為0.4mol/L，并在室溫下攪拌1h，陳化24h后得到鈮鎂酸鉛-鈦酸鉛溶膠。

步驟(2)中的三水合乙酸鉛和乙二醇甲醚的質(zhì)量比為1：2；步驟(3)中冰乙酸和乙二醇甲醚的質(zhì)量比為1:1，四水合乙酸鎂與冰乙酸和乙二醇甲醚混合液的質(zhì)量比為1：10，步驟(4)中的冰乙酸和乙二醇甲醚的質(zhì)量比為1:3，乙醇鈮與冰乙酸和乙二醇甲醚混合液的質(zhì)量比為1：6。

薄膜制備過(guò)程包括以下步驟：

(1)取鈮鎂酸鉛-鈦酸鉛溶膠滴在潔凈的Pt/Ti/SiO₂/Si基片上，以1000r/min轉(zhuǎn)速下旋涂8s，再在3000r/min轉(zhuǎn)速下旋涂20s得到濕膜，然后在220℃下烘烤得干膜，450℃下保溫1min，最后在650℃下快速退火1min，得到結(jié)晶的鈮鎂酸鉛-鈦酸鉛薄膜。

(2)選取鋯鈦酸鉛溶膠滴在結(jié)晶的鋯鈦酸鉛薄膜上，以1000r/min轉(zhuǎn)速下旋涂8s，3000r/min轉(zhuǎn)速下旋涂20s得到濕膜，然后在220℃下烘烤得干膜，450℃下保溫3min，最后在650℃下快速退火1min，得到結(jié)晶的鈮鎂酸鉛-鈦酸鉛和鋯鈦酸鉛異質(zhì)結(jié)構(gòu)復(fù)合薄膜。

(3)然后繼續(xù)在復(fù)合薄膜上依次制備一層鋯鈦酸鉛薄膜，三層鈮鎂酸鉛-鈦酸鉛薄膜，三層鋯鈦酸鉛薄膜，兩層鈮鎂酸鉛-鈦酸鉛薄膜，一層鋯鈦酸鉛薄膜，薄膜的層狀涂抹方式如圖1中的(d)型結(jié)構(gòu)示意圖所示，鋯鈦酸鉛薄膜和鈮鎂酸鉛-鈦酸鉛薄膜的總層數(shù)為12層。

(4)采用物理濺射法在得到的異質(zhì)薄膜上沉積頂電極，頂電極材料鉑，鉑電極的直徑為500μm。

實(shí)施例3

鋯鈦酸鉛溶膠制備過(guò)程包括以下步驟：

(1)以三水合乙酸鉛、正丙醇鋯和異丙醇鈦為原料，按照化學(xué)式(1-x)PbZrO₃-xPbTiO₃準(zhǔn)確稱量各原料，x為0.47，三水合乙酸鉛過(guò)量12％補(bǔ)償鉛的揮發(fā)；

(2)將三水合乙酸鉛加入至乙二醇甲醚中，在55℃下加熱至完全溶解，110℃下減壓蒸餾40min去除多余的結(jié)晶水，得到鉛溶液；

(3)將正丙醇鋯和異丙醇鈦依次加入乙二醇甲醚中，攪拌2h，使之均勻混合后得到鋯鈦混合溶液；

(4)將步驟(2)和步驟(3)所得兩種溶液混合，在110℃下回流3h，使其充分反應(yīng)后冷卻至室溫得到鋯鈦酸鉛混合溶液；

(5)加入0.3mL乙酰丙酮作為穩(wěn)定劑，用乙二醇甲醚調(diào)節(jié)金屬離子的濃度為0.2mol/L，并攪拌3h，經(jīng)過(guò)48h陳化得到淡黃色溶膠。

步驟(2)中的三水合乙酸鉛與乙二醇甲醚的質(zhì)量比為1：5；步驟(3)中正丙醇鋯和異丙醇鈦與乙二醇甲醚的質(zhì)量比為1：5。

鈮鎂酸鉛-鈦酸鉛溶膠制備過(guò)程包括以下步驟：

(1)以三水合乙酸鉛、四水合乙酸鎂、乙醇鈮和鈦酸四丁酯為原料，按照化學(xué)式(1-x)Pb(Mg_1/3Nb_2/3)-xPbTiO₃準(zhǔn)確稱量各原料，x為0.35，三水合乙酸鉛過(guò)量12％以補(bǔ)償鉛的揮發(fā)，四水合乙酸鎂過(guò)量5％促進(jìn)形成鈣鈦礦相；

(2)將三水合乙酸鉛加入至乙二醇甲醚中，在60℃下加熱使之完全溶解，在110℃進(jìn)行減壓蒸餾40min去除多余的結(jié)晶水，得到溶液A；

(3)將四水合乙酸鎂加入至冰乙酸和乙二醇甲醚的混合液中，在60℃下加熱使之完全溶解，采用旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀在110℃進(jìn)行減壓蒸餾40min去除多余的結(jié)晶水，得到溶液B；

(4)將乙醇鈮加入冰乙酸和乙二醇甲醚的混合液中，在室溫下攪拌得到溶液C；

(5)將溶液B和溶液C混合，并加入0.5mL乙酰丙酮作為穩(wěn)定劑，在60℃中回流40min，得到溶液D；

(6)將鈦酸四丁酯滴入溶液D，混合并在60℃中回流40min得到溶液E；

(7)將溶液E與溶液A混合并在60℃中回流40min得到溶液F；

(8)加入乙二醇甲醚調(diào)節(jié)金屬離子的濃度為0.2mol/L，并在室溫下攪拌2h，陳化48h后得到鈮鎂酸鉛-鈦酸鉛溶膠。

步驟(2)中的三水合乙酸鉛和乙二醇甲醚的質(zhì)量比為1：3；步驟(3)中冰乙酸和乙二醇甲醚的質(zhì)量比為1:3，四水合乙酸鎂與冰乙酸和乙二醇甲醚混合液的質(zhì)量比為1：16，步驟(4)中的冰乙酸和乙二醇甲醚的質(zhì)量比為1:5，乙醇鈮與冰乙酸和乙二醇甲醚混合液的質(zhì)量比為1：8。

薄膜制備過(guò)程包括以下步驟：

(1)取鋯鈦酸鉛溶膠滴在潔凈的Pt/Ti/SiO₂/Si基片上，以2000r/min轉(zhuǎn)速下旋涂8～10s，再在4000r/min轉(zhuǎn)速下旋涂30s得到濕膜，然后在220℃下烘烤得干膜，450℃下保溫3min，最后在750℃下快速退火5min，得到結(jié)晶的鋯鈦酸鉛薄膜。

(2)選取鈮鎂酸鉛-鈦酸鉛溶膠滴在結(jié)晶的鋯鈦酸鉛薄膜上，以2000r/min轉(zhuǎn)速下旋涂10s，4000r/min轉(zhuǎn)速下旋涂30s得到濕膜，然后在220℃下烘烤得干膜，450℃下保溫3min，最后在750℃下快速退火5min，得到結(jié)晶的鈮鎂酸鉛-鈦酸鉛和鋯鈦酸鉛異質(zhì)結(jié)構(gòu)薄膜。

(3)然后繼續(xù)在薄膜上交替制備鋯鈦酸鉛和鈮鎂酸鉛-鈦酸鉛薄膜，薄膜的層狀涂抹方式如圖1中的(e)型結(jié)構(gòu)示意圖所示，鋯鈦酸鉛薄膜和鈮鎂酸鉛-鈦酸鉛薄膜的總層數(shù)為16層。

(4)采用物理濺射法在得到的異質(zhì)薄膜上沉積頂電極，頂電極材料為金，金電極的直徑500μm。

薄膜的涂抹方式能夠是多種多樣的，如圖1中(a)、(b)、(c)、(d)、(e)，還可以是其他的多種結(jié)構(gòu)。

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