锆钛酸铅系压电陶瓷PZT

锆钛酸铅的结构性能和制备原理摘要：锆钛酸铅Pb(Zr1-x Ti x)O3(PZT)是具有典型钙钛矿结构的陶瓷材料它具有介电性、铁电性、压电性、热释电性等优异性能,可广泛应用于微电子学、光电子学、集成光学、微机电系统等领域。

本文综述了锆钛酸铅(PZT)的晶体结构和掺杂特性，学习了PZT的相图和相变原理，进一步了解到PZT的烧结工艺和烧结机理。

关键词：1 引言1942年发现了BaTiO3的压电性，由于其介电常数较高，很快用于发展。

直到今天仍用于制作声呐装置的振子和声学计测装置以及滤波器等，但由于存在频率温度稳定性欠佳等缺陷，所以1954年美国公布了压电体Pb(ZrTi)O3，即锆钛酸铅，现在统称为PZT型陶瓷。

PZT的出现使压电陶瓷有了更多的应用，例如压电点火装置和滤波器等。

如果把BaTiO3作为单元系压电陶瓷的代表，那么PZT可作为二元系压电陶瓷的代表。

PZT压电陶瓷由于它的性能参数多样性、振动模式的研究与开发利用以及器件制作技术的进步等因素，促使它在近十年来发展甚为迅速，应用日趋广泛，对整个国民经济的发展有着一定的影响。

PZT压电陶瓷是将二氧化铅、锆酸铅、钛酸铅在1200度高温下烧结而成的多晶体，实质是PbZrO3和PbTiO3的固溶体，具有正压电效应和负压电效应。

PbTiO3和PbZrO3是铁电体和反铁电体的典型代表，因为Zr和Ti属于同一副族，PbTiO3和PbZrO3具有相似的空间点阵形式，但两者的宏观特性却有很大的差异，钛酸铅为铁电体，其居里温度为492℃，而锆酸铅却是反铁电体，居里温度为232℃，如此大的差异引起了人们的广泛关注。

研究PbTiO3和PbZrO3的固溶体后发现PZT具有比其它铁电体更优良的压电和介电性能，PZT以及掺杂的PZT系列铁电陶瓷成为近些年研究的焦点。

2 PZT的晶体结构特点和掺杂2.1 PZT的结构特点PZT是PbZrO3和PbTiO3所形成的连续性固溶体，具有钙钛矿型结构。

压电材料PZT范文压电材料是指在外加电场或机械应力下能够产生电荷或形变的材料，属于一类功能材料。

PZT的英文全称为Lead Zirconate Titanate，即铅酸锆钛。

PZT具有三个主要组分：PbO（铅氧化物）、ZrO2（锆氧化物）和TiO2（钛氧化物），这三种组分按一定的比例混合在一起形成PZT晶体。

PZT晶体具有正交晶系，在高温下能够形成钙钛矿结构，这种结构使得PZT具有极好的压电性能。

PZT具有许多出色的特性，使其成为应用广泛的压电材料。

首先，PZT具有较高的压电系数，即在外加电场下，能够产生显著的电荷。

其次，PZT的介电常数相对较大，意味着其可以存储大量的电荷。

此外，PZT还具有良好的机械刚性，使其能够在高压力和高温环境下工作。

当在外加电场或机械应力下，PZT晶体会发生形变，且具有极高的灵敏度，能够非常快速地响应外界刺激。

PZT的制备方法主要有固相法、湿法和溶胶-凝胶法。

固相法是最早使用的一种方法，即将各种原料按一定比例混合，经高温煅烧形成PZT晶体。

湿法是通过溶剂反应将金属盐溶解，再经过干燥和高温煅烧得到PZT晶体。

溶胶-凝胶法是近年来发展起来的一种制备方法，通过溶解金属盐制备溶胶，再通过凝胶化和煅烧得到PZT晶体。

这种方法能够获得具有更高纯度和较细晶粒尺寸的PZT材料。

由于其优异的性能，PZT被广泛应用于许多领域。

在传感器领域，PZT可以制成压电传感器和加速度计，用于测量压力、力、震动等物理量。

在声音和声波领域，PZT可以制作声发生器和听音器，用于产生和接收声音。

在电子器件领域，PZT常被用作压电陶瓷垫片，用于振动和声场的控制。

此外，PZT还被应用于超声成像、精密驱动系统、无线电常数衡量等领域。

总之，PZT作为一种优秀的压电材料，具有较高的压电系数、较大的介电常数和优良的机械性能。

通过不同的制备方法，可以获得具有不同性能的PZT材料。

目前，PZT已广泛应用于传感器、声音和声波器件、电子器件等领域，为各种应用提供了有效的解决方案。

材料研究进展课程论文 （PZT压电陶瓷的制备）敏 徐 名：姓 1205101032 号：学班01材料料科学与工程 ：级 班2016年1月10日摘要压电陶瓷材料是一种能够将机械能和电能相互转换的功能陶瓷,在谐振器、传感器、超声换能器、驱动器、滤波器、电子点火器等方面有着广泛的应用。

PZT 压电陶瓷因其具有良好的介电和压电性能,一直以来都占据着压电陶瓷领域的主导地位。

但是传统的固相烧结法的烧结温度高,造成氧化铅的大量挥发,从而引起化学计量比的偏离,性能的下降,环境的污染。

在提倡低碳环保的今天,通过低温烧结技术来降低氧化铅的挥发显得越来越重要和必要。

通过选取组成处于准同型相界(MPB)附近的PbZr0.52Ti0.48O3作为研究对象,结合传统固相烧结法制备PZT压电陶瓷的优缺点,改变传统的氧化物原料,提出两种低温制备PZT压电陶瓷的新方法。

重点研究了以乙酸铅、偏钛酸、碳酸锆和草酸为原料的低温制备新工艺,讨论研磨时间、Zr/Ti比、预烧温度和终烧温度四个因素对本工艺的影响。

通过分析TG-DTA、XRD、SEM和样品的电性能,确定较佳的工艺条件是在Zr/Ti=0.40/0.60下,研磨12 h,在750°C预烧2h,在950°C下终烧2h,此时制备得到的PZT陶瓷的相对介电系数和压电系数均为最大值:ε=824,tanδ=0.986%, d33=372pC/N。

研究表明,此新方法对制备PZT ￡E电陶瓷是r行之有效的,并且样品的电性能略高于传统固相法制备得到PZT压电陶瓷的性能,而且成本低廉,工艺简单,烧结温度低,具有工业应用价值,是一种具有巨大发展潜力低碳绿色环保的新工艺。

关键词：PZT;低温制备;Ce02掺杂;1.PZT压电陶瓷简介1.1 PZT发展史1942年发现了BaTiO3的压电性，由于其介电常数较高，很快用于发展，直到今天仍用于制作声呐装置的振子和声学计测装置以及滤波器等、但由于存在频率温度稳定性欠佳等缺陷，所以1954年美国公布了压电体Pb(ZrTi)O3，即锆钛酸铅，现在统称为PZT型陶瓷，PZT的出现使压电陶瓷有了更多的应用，例如压电点火装置和滤波器等。

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镀PZT薄膜膜硅片、SOI片，规格可满足4寸、6寸、8寸。

PZT镀膜产品，具有成膜温度低、成膜速率快、成膜均匀性好、压电系数高、疲劳特性好等特点，广泛应用于MEMS传感器件，在压电超声波传感器、压电换能器、压电执行器中得到越来越多的应用，是下一代传感器件的优良材料。

同时我们可根据客户的需求，定制SOI基片各层厚度及PZT成膜厚度，可进行批量加工。

用途：仅用于科研
类别：铁电薄膜
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