基于PZT薄膜的集成式微悬臂梁结构设计与制作

设计了基于PZT压电薄膜的双层和双片压电微悬臂梁结构,利用压电材料的正压电效应和逆压电效应,通过两个压电元件实现传感和执行功能的集成.悬臂梁结构采用体硅加工工艺制作,锆钛酸铅(Pb(Zr,Ti)O3,PZT)压电薄膜采用sol-gel方法在Pt/Ti/SiO2/Si衬底上制作,压电薄膜具有完整的钙钛矿结构和(111)择优取向.为了提高悬臂梁的性能和制作成品率,对制作微悬臂梁的关键工艺进行了优化.

改进的溶胶-凝胶法制备不同厚度的PZT薄膜

采用改进的溶胶-凝胶技术,在Pt(111)/Ti/SiO2/Si(100)基底上制备了不同厚度的Pb(Zr0.50Ti0.50)O3薄膜,在600℃的退火条件下获得了晶格完善的钙钛矿结构.通过前驱体溶液的差热(DTA)、热重(TGA)实验以及PZT膜加热到不同温度的物相转化分析了PZT薄膜的相结构演化过程.采用X射线衍射仪和扫描电子显微镜表征了PZT薄膜的物相和微观形貌,用HP4194A阻抗分析仪测量了薄膜的介电性能.实验结果表明,随着退火循环次数的增多,PZT(111)相含量增加;薄膜的晶粒大小不随薄膜厚度改变;薄膜晶粒呈柱状生长;薄膜的介电常数随测量频率的增加而降低,随薄膜厚度增加而增加.

中药治疗糖尿病视网膜病变的研究进展

糖尿病视网膜病变(DR)是糖尿病(DM)常见的微血管并发症之一,中医学称之为“消渴目病”。DR是成人失明的主要原因,会严重危害患者身心健康,该病的防治是现代医学及中医学的研究热点及重点,但现代医学目前缺少有效的治疗方法。近年来随着中医学的不断发展,中药治疗DR的优势日益凸显,中药组方严谨,依据中医整体观念、辨证论治的特点,从整体出发,多环节、多层面、多靶点、多途径进行治疗,调和阴阳气血,达到正气存于内、邪气不可干的目标。因此,文章从病因病机、辨证分型以及中药治疗等方面进行探讨,以期为DR的治疗提供更多思路。

基于PZT薄膜面内极化工作的低应力压电微传声器

本文设计、制作并测试了一种基于压电PZT薄膜面内极化工作的压电微传声器.利用压电薄膜的纵向压电常数,并通过压电微传声器面内电极的设计提高电极间距,以提高压电微传声器的灵敏度.由于基于PZT薄膜的多层结构常具有很大的残余应力,通过5种不同振动膜材料与PZT薄膜的应力匹配实验,研究了降低振动膜应力的方法.结果表明,对于相同尺寸的膜片,PZT/ZrO2/LTO/Si3N4具有最小的变形,其中心处的变形(200 nm)仅为膜片PZT/ZrO2/Si3N4/SiO2中心处变形(17μm)的1%.采用体硅微加工工艺制作了具有方形振动膜(2 mm×2 mm)的压电微传声器结构,采用LTO/Si3N4多层结构作为振动膜结构,方形膜片中心的圆形结构为PZT薄膜,环形叉指结构为Au/Cr电极.压电微传声器在0.15 kHz^6 kHz频率范围内的灵敏度约为0.1 mV/Pa.

基于静荷载试验的混凝土桥梁有限元分析

安全性能是评定桥梁结构质量最重要的指标,荷载试验是一项最能直接判别桥梁承载能力的科学试验工作。以陕西省某混凝土连续梁桥作为工程背景,运用两种有限元软件Midas/Civil和ANSYS分别对桥梁结构进行数值模拟,通过理论分析与实际荷载试验结果的对比,发现有限元软件分析此类问题是可靠性的。

ZnO薄膜硅微压电矢量水听器

提出了一种基于ZnO压电薄膜的硅微压电矢量水听器,其核心部件是利用微电子机械系统(MEMS)技术制作的悬臂梁结构压电加速度计。由近似解析和有限元分析,得出加速度计的灵敏度和谐振频率,并在此基础上对其进行了优化设计。研制了MEMS压电加速度计,并装配后构成MEMS矢量水听器。测试结果表明:加速度灵敏度在20~1,200 Hz范围内约为0.83 mV/(m/s^2)。经过液柱法测量,在1 kHz时,MEMS矢量水听器等效声压灵敏度为-229.5 dB(ref.1V/μPa),比同类型压阻式MEMS矢量水听器的灵敏度高17 dB以上。

基于MEMS的硅基PZT薄膜微力传感芯片

为了测量毫克级的微小力，设计并制造了一种硅基PZT薄膜悬臂式微力传感芯片。采用溶胶-凝胶（Sol-Gel）方法在Pt／Ti／SiO2／Si衬底上成功制备了厚度不同（300-800nm）的锆钛酸铅（Pb（ZrxTi1-x）O3）薄膜，薄膜表面均匀，无裂纹。通过测试和分析，研究了PZT薄膜的制备工艺参数和压电、铁电、阻抗特性。采用微机械加工手段制作了长度为1000μm、500μm、250μm的硅基PZT薄膜微型悬臂结构。当在悬臂的自由端沿着厚度方向施加毫克级的微小力时，微型悬臂就会在厚度方向发生弯曲和振动，通过测量在压电材料表面电极上的电荷量，并通过计算可得到微型悬臂所受的集中力的大小，实现微力的测量。该文还对微力传感芯片的工作方式进行了研究，初步设计了传感器系统模型。

一种MEMS微结构谐振频率的测试技术

MEMS技术的发展离不开相应的测试技术与装置,建立了一种简单的MEMS微结构动态特性的测试装置,以压电陶瓷为核心的基座激励装置实现对微结构的冲击,以微器件自身的输出作为被测信号.结合MEMS工艺中批量制作的特点在同一测试装置的同一次测试中安装两种不同尺寸的被测微压电悬臂梁试件,采集两个梁的冲击响应信号及它们的联合输出信号,通过FFT频谱分析,比较三种情况下的频谱分析结果并提取出梁的固有频率,采用对比测试的方法获得压电微悬臂梁的谐振频率.试验结果与理论分析一致,该方法具有测试装置简单、实用性强等特点.

基于圆形振动膜的MEMS压电传声器研究

为提高微电子机械系统(Micro-electro-mechanical systems,MEMS)压电传声器的灵敏度和成品率,提出一种优化设计的圆形振动膜MEMS压电传声器。采用硼扩散方法实现振动膜的圆形支撑墙,避免由于方形支撑墙造成的四角应力集中,并通过深硼扩散技术,增加圆形围墙的厚度,避免了振动膜的'软'支撑问题;振动膜采用Si3N4/SiO2/Si3N4复合结构,减少振动膜的内应力;采用电极分割串联技术,传声器被分割成在声学上并联、在电学上串联的若干部分,以期提高MEMS传声器的灵敏度。在结构优化的基础上,利用MEMS技术制备压电微传声器,所制备传声器振动膜平坦、无褶皱,成品率有了明显提高。在消声室中采用同时比较法对传声器进行测量,优化设计的圆形振动膜传声器的灵敏度有了明显提高,达到0.3 mV/Pa。

高次谐波体声波谐振器的机械品质因数

机械品质因数QM是高次谐波体声波谐振器(High-overtone Bulk Acoustic Resonator,HBAR)一个关键的特性参数。首次较系统地研究了QM随构成HBAR的3个组成部分(基底、压电薄膜和电极)的结构参数(厚度)和性能参数(特性阻抗与机械衰减因子)的变化规律。在谐振频率附近,将HBAR的分布参数等效电路简化为集总参数等效电路,首次用解析表达式给出它们的变化规律,分析了QM在给定频率最近谐振点的变化情况。结果表明,固定压电层厚度,QM随基底厚度的连续增加略呈振荡(非单调)上升,当基底厚度很大时趋于基底材料的机械品质因数;固定基底厚度,QM随压电层厚度的连续增加呈波浪式下降;选择低损耗的蓝宝石或YAG作为基底可以获得较大的QM值;电极的损耗必须考虑,它会降低QM值;与Au电极相比,具有较低损耗的A1电极选择适当厚度可以获得较高的QM值;此外,QM随频率的增加呈下降趋势。上述的结果为HBAR的优化设计提供了相应的理论依据。根据我们对K_(eff)~2的研究,Q_M与K_(eff)~2的变化规律往往是相悖的,因此在设计HBAR时要在这两者作适当的权衡。

高次谐波体声波谐振器的有效机电耦合系数

高次谐波体声波谐振器HBAR（High—overtone Bulk Acoustic Resonator）由基底、压电薄膜和卜r电极组成，系统地研究了它们的结构参数（厚度）和性能参数（特性阻抗）对HBAR的重要性能参数有效机电耦合系数K2eff的影响。框谐振频率附近，通过将HBAR的分布参数等效电路简化为集总参数等效电路得到了它们之间的关系表达式，分析了K2eff在所关心频率最近谐振点的变化情况。结果表明，保持压电薄膜厚度不变，连续增加基底厚度，K2eff呈振荡（非单调）下降，当基底厚度达到一定值时Ⅳ量与厚度成反比下降；保持基底厚度不变，连续增加压电薄膜厚度，K2eff的峰值随基底和雕电层的特性阻抗之比增加快速下降，到达极小值后缓慢增加；选择低阻抗的熔融石英作为基底可以获得较大的凡甬；与A1电极相比，Au电极选择适当厚度可以获得较高的K2eff。上述揭示的一些规律为HBAR的优化设计提供了理论依据。

基于Midas Civil的承台大体积混凝土温度控制及数值分析

大体积混凝土结构在施工过程中,由于混凝土的水化热反应,易出现内外温差,产生过大的温度应力,进而引起温度裂缝。针对混凝土水化热问题,以兑房河特大桥5#墩为例,提出承台大体积混凝土布设冷却管的温控方案,利用有限元软件Midas Civil进行水化热数值分析,并将理论计算值与现场温度监测结果进行对比分析。实践表明,兑房河特大桥承台在施工过程中采取的温控措施,取得了较好的效果,并为类似工程提供一定的指导意义。

基于面向对象的球形储罐CAD系统的设计与实现

介绍了基于面向对象的球形储罐 CAD系统——STCAD1.0的设计方案和软件实现,该系统采用 VisualC++6.0开发,可在 Win9X 及WinNT平台下运行,实现了球形储罐的结构设计、强度计算及设计说明书与设计图的自动生成。

大学生母语水平状况调查及其改善对策——以湖北工业大学为主要案例

用大量的调查数据和事实,从读书、普通话、沟通能力、说写水平、人文知识积累诸方面描述出大学生母语水平下降,渴望提高却实际学习动力不足的尴尬现状。造成母语教育尴尬的原因包括:中学分科、多种升职晋级考核母语缺席、缺乏激励措施、外语热和"两课"占据了过量的基础必修课课时,以及汉语教师数量少地位低,无法保证教学质量。职能部门决策者要从民族精神和国家文化软实力高度认识母语高等教育的必要性,要像对待外语与"两课"一样重视母语教育,立法保证高校母语高等教育必修的学分,适当减少现行的外语和"两课"课时,加强母语教育工作的投入和制度建设,校园文化建设和专业教师都要共同关注大学生母语教育,形成合力才能使学生母语水平获得普遍提高。

高次谐波体声波谐振器机械品质因数的谐振谱特性

高次谐波体声波谐振器(High-overtone Bulk Acoustic Resonator,HBAR)是由基底、压电薄膜及上下电极所组成的器件,它具有高的品质因数Q和多模谐振频谱特性.从给出HBAR的谐振谱出发,以各层的结构(厚度)和材料特性(特性阻抗和机械衰减因子)为参数,系统研究了机械品质因数Q_M的谐振谱特性。Q_M随基底或压电薄膜的厚度变化表现为一系列对应不同阶数的曲线。在给定频率下,Q_M随基底厚度的增加振荡上升,且最终趋于基底材料的机械品质因数,而其随压电薄膜厚度的增加呈波浪式下降。对于给定结构的HBAR,QM随频率(阶数)的增加呈波浪式下降。此外,考虑电极的厚度对Q_M的变化规律影响不大。为了获得较大的Q_M,应选择Al/AlN/Al/Sapphire或YAG结构的HBAR,且基底要较厚,压电薄膜和电极厚度要适中。

硅基PZT薄膜微型悬臂的特性及其在微型传感器执行器上的应用

在硅材料表面沉积PZT薄膜并通过MEMS工艺可以形成硅基PZT薄膜悬臂结构,在外加电场的作用下,悬臂将发生弯曲并输出位移和力,形成微型执行器;在外加集中力和载荷的情况下,可以产生表面感应电荷,借此测量外界力和压力的大小,形成传感单元。这里从PZT薄膜的制备、微型悬臂结构的制备、特性以及目前在微型传感器、微型执行器的主要应用方面作了综述性说明。

微型硅基弯曲板波器件

介绍了基于ZnO压电薄膜的微型弯曲板波(FPW)器件的设计与制作。为减小薄膜的应力,器件采用LTO/ZnO/LTO/Si3N4多层复合板结构,并采用直流磁控溅射工艺制备ZnO压电薄膜,在压电复合板结构上沉积两对叉指电极,分别用于Lamb波的激发和接收。X射线衍射分析表明,沉积的ZnO薄膜C轴高度择优;扫描电子显微镜分析表明,制备的ZnO薄膜平整、致密,晶粒生长呈现明显的柱状结构;通过分析制备的高次谐波体声波谐振器(HBAR)器件性能来间接检验ZnO压电薄膜的电学性能,HBAR器件的品质因子较高,表明薄膜有较好的压电性能。利用安捷伦E5071C网络分析仪检测FPW器件的频率响应,结果表明反对称A0模式Lamb波的实测中心频率与理论计算的频率结果基本一致。

应力应变测定自动采集系统的研制开发

以 Windows98为操作平台 ,运用 VC++开发了应力应变自动采集系统 ;该系统集自动采集、数据处理、动态显示数据以及自动生成实验报告于一身 。

艺术类高校党建与思政工作深度融合对策研究

新时代艺术类高校承担着教育和艺术领域的双重使命,特别是“双减”等教育政策的出台,进一步推动中国教育体系重心由文化教育向艺术、体育等素质教育延伸。艺术类院校必须充分发挥自身应有的作用和功能,落实立德树人根本任务,从源头培养好艺术人才,创造出新时代的文艺精品,推动文化艺术事业走向新的繁荣。文章通过分析艺术类高校党建与思政工作实际状况,探索两者之间的支撑点、发力点、突破点和融合点,利用“党建+艺术+思政”的新型模式,推动党建工作和思想政治教育工作的深度融合。

薄膜体声波谐振器横向杂散模式三维仿真分析

利用有限元分析软件ANSYS建立了FBAR三维振动模型,分析了不同有效区域形状(方形、圆形、非正五边形)、不同有效区域面积(10 000μm^2、15 625μm^2、22 500μm^2、30 625μm^2、40 000μm^2)和不同压电层材料(AlN、ZnO)对其横向杂散模式的影响,得到了阻抗特性曲线及不圆度(NC)。有效区域形状为非正五边形时,得到最平滑的阻抗曲线和最小的NC值为0.015 1;有效区域面积为40 000μm^2时得到最小的NC值为0.005 5;在相同谐振频率(1.76GHz)下,用ZnO作压电材料时得到较小的NC值为0.012 9。