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(K,Na)NbO3无铅压电薄膜的磁控溅射法制备及其性能研究的开题报告

一、研究背景

压电材料是具有压电效应的材料，被广泛应用于传感器、马达、振荡器等领域。其中，钾钠铌酸钾（KNN）是一种具有很高压电系数和介电常数的无铅压电材料，在电子工业和通信领域有着广泛的应用前景。由于传统的KNN薄膜制备方法存在一些问题，如制备难度大、成本高、晶体不稳定等，因此寻找一种新的制备方法对于KNN薄膜的研究与应用具有重要意义。

磁控溅射（Magnetronsputtering）作为一种非常有效的薄膜制备技术，具有制备纯度高、膜质优良、可控性强等优点。近年来，磁控溅射法在无铅压电薄膜的制备中得到广泛应用，但尚需对其进行深入研究，以进一步提高压电材料的性能和应用价值。

二、研究目的

本研究旨在通过磁控溅射法在Si基底上制备(K,Na)NbO3无铅压电薄膜，并对其物理和化学性质进行分析和表征，以探究其结构、性能及其对压电应用的适用性。具体研究目标如下：

1.研究不同磁控溅射温度、氧气流量、沉积时间对(K,Na)NbO3薄膜结构和性能的影响；

2.对制备的(K,Na)NbO3无铅压电薄膜进行物理、化学及压电性能表征；

3.探究制备的(K,Na)NbO3无铅压电薄膜在压电应用方面的潜在价值。

三、研究内容和方法

本研究将通过以下步骤进行：

1.选择合适的基底（如Si）和靶材（K,Na)NbO3），用磁控溅射法在Si基底上制备(K,Na)NbO3无铅压电薄膜；

2.改变磁控溅射温度、氧气流量、沉积时间等制备参数，研究其对(K,Na)NbO3薄膜的结构和性能的影响；

3.采用不同的表征手段（如X射线衍射、扫描电子显微镜、原子力显微镜、压电测试等）对制备的(K,Na)NbO3无铅压电薄膜进行物理、化学及压电性能表征；

4.分析制备的(K,Na)NbO3无铅压电薄膜在压电应用方面的潜在价值。

四、研究意义

本研究的主要意义在于：

1.提供一种新的制备无铅压电薄膜的方法，拓展有效的压电材料应用领域，具有较高的科学研究和应用价值；

2.研究(K,Na)NbO3无铅压电薄膜的物理、化学及压电性质，探究其结构、性能及其对压电应用的适用性；

3.为提高现有可控性强、制备纯度高、膜质优良的磁控溅射技术在无铅压电薄膜制备领域中的应用提供了新的思路与方法。

五、预期成果

预计本研究可以得到以下成果：

1.成功制备(K,Na)NbO3无铅压电薄膜，研究其物理、化学及压电性质；

2.探究不同的制备参数对(K,Na)NbO3无铅压电薄膜的结构、性能的影响；

3.对制备的(K,Na)NbO3无铅压电薄膜在压电应用方面进行分析和探讨。

六、研究进度

1.2021年9月-10月：文献搜集、研究背景和意义的梳理，并完成论文开题报告和研究方案的策划；

2.2021年11月-2022年2月：实验部分的操作和数据处理，初步分析和归纳研究结果；

3.2022年2月-3月：论文的初稿写作；

4.2022年3月-4月：完善论文并进行修改和润色；

5.2022年5月-6月：完成论文的答辩和投稿。