论文摘要
聚偏二氟乙烯（PVDF）和偏二氟乙烯与三氟乙烯的共聚物P（VDF-TrFE）被广泛应用于传感器,换能器领域,是最有前途的聚合物铁电材料。近年来,由于其自发极化强度高,极化稳定性强,绝缘性好,极化翻转时间短等优点,被用于制备有机铁电存储器。P（VDF-TrFE）铁电层决定了铁电存储器的使用寿命,可靠性,工作电压,读写速度等,因此,研究并提高铁电聚合物材料的性能具有重要意义。本论文向P（VDF-TrFE）中添加聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）,制备PMMA/P（VDF-TrFE）铁电复合材料,通过原子力显微镜,X射线衍射,绝缘性测试,铁电性测试等方法,对铁电复合材料的性能进行研究。研究发现：随着PMMA含量的增加,铁电材料的表面粗糙度减小,漏电流降低,极化翻转时间减小,并且在一定比例下,抗疲劳性质提高。平整的界面和优良的绝缘性能够提高器件可靠性；极化翻转时间的减小能够提高存储器的读写速度。因此从这些方面而言,PMMA的添加有助于改善铁电聚合物P（VDF-TrFE）的性能。此外,添加了PMMA的复合材料的数据保持力与未添加PMMA之前一样优秀,且PMMA没有增加薄膜内建电压,因此不会影响薄膜矫顽电压的稳定性。但同时我们也发现,随着PMMA含量的增加,铁电薄膜的剩余极化强度随之减小,矫顽电压有所增加,这对铁电存储器的性能有不利影响。因此,在制备铁电存储器时,应根据实际需要选择适当的PMMA含量。本论文中铁电薄膜疲劳特性和内建电场的测试均由论文作者开发的铁电薄膜测试程序完成,附录中详细介绍了该测试程序的使用和开发。
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摘要Abstract第一章 绪论1.1 铁电材料概述1.2 铁电聚合物1.3 铁电复合材料1.4 铁电材料的应用1.4.1 铁电存储器1.4.2 基于P（VDF-TrFE）的铁电存储器1.5 铁电薄膜的功能退化1.5.1 极化疲劳1.5.2 印记失效1.5.3 数据保持性能丧失1.6 论文主要内容和结构第二章 铁电薄膜的制备和表征2.1 铁电薄膜样品的制备2.2 铁电薄膜的结构表征2.2.1 原子力显微镜（AFM）2.2.1.1 形貌表征2.2.1.2 薄膜厚度测量2.2.2 X射线衍射（XRD）2.3 铁电薄膜的电学表征2.3.1 电学测试实验装置2.3.2 极化翻转电流和电滞回线2.3.3 铁电薄膜的极化翻转时间2.4 讨论2.4.1 矫顽电压的确定2.4.2 三角波测量电压的参数选择2.4.2.1 测量频率2.4.2.2 电压2.4.3 极化翻转时间的双脉冲测量和单脉冲测量2.5 本章小结第三章 铁电复合材料研究3.1 铁电复合材料制备3.2 AFM形貌表征3.3 X射线衍射谱3.4 电学表征3.4.1 P（VDF-TrFE）及其复合薄膜的极化翻转电流3.4.2 P（VDF-TrFE）及其复合薄膜的电滞回线3.4.3 P（VDF-TrFE）及其复合薄膜的疲劳过程3.4.4 P（VDF-TrFE）及其复合薄膜的漏电流特性3.4.5 P（VDF-TrFE）及其复合薄膜的极化翻转时间3.6 讨论3.6.1 极化疲劳3.6.2 PMMA/P（VDF-TrFE）复合薄膜的矫顽电压3.6.3 复合材料的极化翻转时间降低3.7 本章小结第四章 铁电复合材料的内建电场研究4.1 实验4.2 实验结果4.2.1 矫顽电压漂移4.2.2 剩余极化强度衰减4.3 讨论4.3.1 界面屏蔽模型4.3.2 P（VDF-TrFE）及其复合材料中的内建电场4.4 本章小结附录 铁电薄膜电学测试程序1. 程序功能1.1 程序界面介绍1.2 极化疲劳测试1.2.1 疲劳实验过程示例1.3 内建电场测试程序1.3.1 波形编辑1.3.2 操作实例2 铁电薄膜测试程序开发2.1 仪器控制模块开发2.1.1 示波器数据采集2.1.2 信号发生器波形产生2.1.3 将自编波形写入存储器2.1.4 计时2.1.5 实验参数保存2.1.6 疲劳测试过程中的仪器控制2.1.7 内建电场测试的仪器控制2.2 数据处理模块2.2.1 疲劳过程中电流响应校正2.2.2 疲劳过程中的电滞回线2.2.3 电滞回线的剩余极化强度和矫顽电压测量2.2.4 极化翻转时间的计算2.2.5 内建电场测试中的电流校正总结参考文献攻读硕士学位期间发表的论文致谢
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