弛豫铁电薄膜的脉冲激光方法制备及电性能研究的任务书.docx

弛豫铁电薄膜的脉冲激光方法制备及电性能研究的任务书
任务书
一、研究背景
弛豫铁电薄膜具有优异的电学性能，是制备高性能铁电器件的重要材料。目前，弛豫铁电薄膜制备方法主要有化学溶液法、物理气相沉积法和射频磁控溅射法等。然而，这些方法制备的薄膜存在成分、结晶度和缺陷等方面的限制。因此，探索新的弛豫铁电薄膜制备方法具有重要的研究意义。
脉冲激光沉积法是一种利用激光束在基底表面产生薄膜沉积的无介质真空沉积方法。该方法具有薄膜成分均匀、缺陷少、结晶度高、薄膜厚度可控等特点，是制备高质量弛豫铁电薄膜的一种有效方法。因此，本研究拟采用脉冲激光沉积法制备弛豫铁电薄膜，并研究其电学性能。
二、研究目的
本研究旨在探索弛豫铁电薄膜的脉冲激光方法制备及电性能研究，具体研究目的如下：
1.制备高质量的弛豫铁电薄膜，通过调节激光功率、扫描速度、气氛等工艺参数，研究其对薄膜厚度、形貌和物理性能的影响。
2.研究弛豫铁电薄膜的结构和组成，利用X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)等方法对薄膜的晶体结构、表面形貌等进行表征。
3.研究弛豫铁电薄膜的电学性能，包括铁电性、介电性、压电性等性质的测定；通过掺杂和调控薄膜材料的组成和结构等手段，研究薄膜在电场作用下的响应性能。
4.探究脉冲激光沉积法制备弛豫铁电薄膜的机理，研究激光沉积过程中的热力学和动力学行为，为优化制备过程提供理论指导。
三、研究内容和方法
1.薄膜的制备
采用脉冲激光沉积技术，制备弛豫铁电薄膜。涉及的主要工艺参数包括激光功率、扫描速度、底部加热温度、气体流量等。调节这些参数，优化制备工艺，探究工艺条件对弛豫铁电薄膜厚度、形貌、晶体结构和材料纯度等方面的影响。
2.薄膜的表征
采用XRD、SEM、原子力显微镜(AFM)等技术，对弛豫铁电薄膜的晶体结构、表面形貌、光学性质、电学性质等进行表征。
3.铁电性测量
采用溶液法、测试仪表等方法，对弛豫铁电薄膜的铁电性进行测量，并研究其相关的物理机理。主要测试指标包括饱和极化强度(PS)、剩余极化强度(PR)、压电系数(d33)等。
4.介电性测量
采用阻抗分析仪对弛豫铁电薄膜的介电常数和介电损耗进行测量，并研究其与厚度、表面形貌和材料组成等方面的关系。
5.压电性测量
采用激光干涉法等方法对薄膜的压电效应进行研究，并探究其具体物理机制。
四、研究进度
任务及时间安排如下：
第一年
1.文献调研，学习脉冲激光沉积技术和弛豫铁电薄膜的性质，撰写开题报告。(1个月)
2.建立脉冲激光沉积工艺，优化工艺参数，并制备出一批弛豫铁电薄膜。(4个月)
3.利用XRD、SEM等技术对制备的薄膜进行表征，并研究弛豫铁电薄膜的物理性能。(3个月)
第二年
1.采用溶液法、测试仪表等方法对弛豫铁电薄膜的铁电性进行测量，研究其相关的物理机理。(6个月)
2.采用阻抗分析仪等方法对薄膜的介电性进行研究，探究其与材料组成和结构等方面的关系。(4个月)
3.采用激光干涉法等方法对弛豫铁电薄膜的压电效应进行研究，并探究其具体物理机制。(2个月)
第三年
1.完成论文撰写并进行毕业论文答辩。(10个月)
五、研究预期成果
1.成功制备出高质量的弛豫铁电薄膜，并研究其形貌、结构和物理性质等。
2.研究弛豫铁电薄膜的铁电性、介电性和压电性等性质，得到一定的实验数据和理论分析。
3.探究薄膜制备过程中的热力学和动力学行为，揭示脉冲激光沉积法制备弛豫铁电薄膜的基本机理，为材料设计和工艺优化提供理论指导。
4.发表2-3篇学术论文，并进行学术交流和分享，提高自身的学术水平和能力。
六、研究经费
本项目的主要经费来源为自筹经费，包括实验设备购置、材料购买、论文发表和学术交流等费用。经费总计5万元左右。
七、研究团队
本项目的研究团队包括指导教师和研究生。指导教师为材料科学与工程专业博士，有丰富的薄膜制备和表征经验；研究生为材料科学与工程专业研究生，有较好的实验能力和专业知识储备。