S vynikajícími piezoelektrickými a dielektrickými vlastnostmi a vysokou Curieovou teplotou ve srovnání s jinými piezoelektrickými fóliemi se fólie zirkonát titaničitanu olovnatého (PZT) používají v mnoha oblastech, od mikroelektromechanických systémů (MEMS) přes ultrazvukové senzory až po kolektory energie, kde hraje roli klíčovou roli [1]. V procesu přípravy materiálu bylo neustálým řešením problému, jak zlepšit rovnoměrnost a výkonnostní stabilitu materiálů.
Youcao Ma a kol. [2] úspěšně integrovali mikronovou PZT fólii na 3-palcový křemíkový plátek kombinací středoteplotního magnetronového naprašování a rychlého tepelného zpracování (RTP). Zejména je diskutována uniformita PZT filmu na celém plátku po RTP, včetně rozdílu v orientaci krystalů, povrchové morfologii a složení prvků v různých polohách.
Obrázek 1 ukazuje, že PZT fólie mají podobnou (001) orientaci mřížky, povrchovou morfologii a distribuci prvků na různých místech, což ukazuje, že RTP úprava pomáhá dosáhnout jednotnosti PZT filmů. Lze zjistit, že před ošetřením RTP se v PZT filmu objevuje pouze fáze Py a po ošetření RTP se v PZT filmu objevuje hlavně (001) orientovaná fáze Pe. Kromě toho povrch PZT filmů ošetřených RTP vykazoval těsně uspořádaná sloupcová zrna bez zjevných trhlin nebo děr.
Jsou ukázány dielektrické a feroelektrické vlastnosti PZT filmů v různých polohách na plátku po ošetření RTP, včetně relativní dielektrické konstanty, feroelektrické hysterezní smyčky a dielektrické ztráty. Mezi nimi je morfologie povrchu velmi hladká a nevyskytují se žádné zjevné vady, což naznačuje, že fólie PZT má dobrou kvalitu povrchu. Relativní dielektrická konstanta a dielektrická ztráta se mění se změnou elektrického pole, což ukazuje typický feroelektrický motýlkový prstenec, který dokazuje, že PZT fólie mají dobré feroelektrické vlastnosti. Křivky polarizačního elektrického pole také vykazují typické feroelektrické charakteristiky, což naznačuje, že PZT filmy mají dobré feroelektrické vlastnosti.
Proto úprava RTP pomáhá zlepšit mikrostrukturu a vlastnosti PZT filmů, takže mají podobnou (001) orientaci mřížky, morfologii povrchu a distribuci prvků na různých místech, což přispívá ke zlepšení stejnoměrnosti a výkonu filmů.