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Young’s modulus and ferroelectric property of BaTiO3 films formed by aerosol deposition in consideration of residual stress and film thickness

材料科学 残余应力 复合材料 微观结构 纳米压痕 铁电性 压电 薄膜 退火(玻璃) 弹性模量 模数 电介质 光电子学 纳米技术
作者
Kohei Maruyama,Yoshihiro Kawakami,Fumio Narita
出处
期刊:Japanese Journal of Applied Physics [Institute of Physics]
卷期号:61 (SN): SN1011-SN1011 被引量:10
标识
DOI:10.35848/1347-4065/ac7d96
摘要

Abstract Film thickening by aerosol deposition (AD) is effective for the fabrication of self-sustained piezoelectric energy harvesting devices. Here we investigated the properties, microstructure, and residual stresses of BaTiO 3 films deposited by AD at different film thicknesses. The Young’s modulus measured by the nanoindentation test showed no thickness dependence; however, it increased from approximately 130– 160 GPa with annealing. Ferroelectric hysteresis curves showed that the increase in film thickness facilitated polarization switching. The microstructure of the films showed no significant changes with the film thickness, while the results of X-ray diffraction and finite element analysis of thermal stress showed that the residual stress after annealing depended on the film thickness. The energy harvesting performance of the BaTiO 3 films deposited by AD may increase owing to the residual stress, rather than the increase in the film thickness.
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