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1. 研究目的与意义（文献综述）
能源危机及环境污染如今受到科学界的密切关注。自20世纪发现压电效应后，铁电材料被研究并得到广泛应用。进入21世纪后，为满足军工，航天，医药，精密仪器等领域的发展，科学界开始研究可以应用在材料表面的铁电薄膜材料。相比于原始的大型机械，以上领域的材料更加精密化和微细化，能够在材料上可使用的区域较小，铁电陶瓷直接应用不现实，因而需要开发相对应的铁电薄膜材料。
在铁电陶瓷中，铅基铁电陶瓷，如锆钛酸铅（pzt）具有优异的介电常数和压电常数，因而得到广泛应用。但是，铅属于重金属元素，铅基铁电陶瓷的制备过程与使用过程都具有极大的泄露风险，这对使用者以及使用环境具有极大的风险，因而科学界现在主要研究无铅铁电陶瓷。在2009年，任晓兵报道了一种新型无铅二元(1-x) ba(zr,ti)o3-x(ba,ca)tio3 体系((1-x)bzt-xbct或者bczt)。这种陶瓷具有很大的压电常数d33（620pc/n），受到了科学家们的广泛追捧，也进行许多相关的研究。但以往研究大多数是基于bczt陶瓷，bczt薄膜的相关研究较少。但薄膜材料厚度在几个原子尺度到几毫米不等，考虑到纳米效应，bczt陶瓷中的规律不能直接应用，因此本课题将基于bczt薄膜进行相对应的研究，包括bczt薄膜的制备及相应性能测试。
通过研究bczt基薄膜，能够有效地促进航空航天，医药，精密仪器等领域的发展，这将更好地促进社会经济的发展。同时，bczt薄膜由于其优异的介电压电性能，未来将会取代铅基铁电薄膜的使用，铅基铁电薄膜的制备和使用对于环境和人体健康有着很大的威胁，未来bczt基薄膜的普遍应用，将会间接减少环境污染，有效地保护了环境安全和人体健康。此外，这种bczt薄膜相比于bczt陶瓷粉体，厚度更薄，这在一定程度上能够降低生产成本，未来将会使bczt薄膜普遍应用。综合以上社会、健康、安全、成本以及环境等因素考虑，bczt基薄膜的研究是具有现实意义的。
2. 研究的基本内容与方案
2.1 基本内容
材料制备： 1.利用溶胶凝胶法制备bczt溶胶，通过控制原料加入的比例来调节各元素的摩尔比，将溶胶静置24小时后利用匀胶机，在si衬底上通过旋涂法制备出不同zr/ti比的bczt薄膜;2.在原料中引入sn，调节加入的原料的量来调整sn掺杂的比例，通过溶胶凝胶法和旋涂法在衬底上制备sn掺杂的bczt基薄膜。
材料表征：利用x射线分析仪对bczt基薄膜进行物相分析，同时观察衍射峰，判断薄膜的晶体结构分析是否具有铁电性；利用拉曼光谱分析薄膜的微区结构及成分；利用扫描电镜和原子力显微镜观察薄膜表面形态及晶粒大小；对薄膜进电滞回线的测量，并列出不同掺杂比例下的剩余极化强度和矫顽场大小；对薄膜进行漏电流测试和电化学阻抗谱测试；
3. 研究计划与安排
第1－3周：查阅相关文献资料，完成英文翻译。明确研究内容，了解研究所需原料、仪器和设备。确定技术方案，并完成开题报告。
第4－7周：按照设计方案，制备bczt薄膜。
第8－12周：利用xrd、sem、afm、raman、high-precision lcr meter、ferroelectric tester等测试手段对所制备的bczt基薄膜材料进行结构和性能表征。
4. 参考文献（12篇以上）
[1]wenfeng liu, xiaobing ren. large piezoelectric effect in pb-free ceramics[j].physical review letters, 2009, 103:257602.
[2]jiwei zhai厂 bo shen, xi yao, liangying zhang. dielectric properties of ba(sn xti1-x)o3 thin films grown by a sol–gel process[j]. journal of the american ceramic society, 2004, 87 [12] 2223–2227.
[3]satyanarayan patel, parikshit sharma, rahul vaish. enhanced electrocaloric effect in ba0.85ca0.15zr0.1ti0.9-xsnxo3 ferroelectric ceramics[j]. phase transitions, 2016, 89(11) 1062-1073.
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