电泳沉积法制备PZT厚膜及其性能

用电泳沉积技术制备了约70μm的PZT[Pb(Zr_(0.52)Ti_(0.48))O3]厚膜，分析了zeta电位、粘度及电泳沉积速率对PZT悬浮液的稳定性和电泳沉积质量的影响，并研究了烧结后PZT厚膜的结构和电学性能。实验结果表明：在pH=5.5～6.5时，悬浮液的zeta电位高达50 mV以上，此时悬浮液分散性好、粘度低，有最佳的沉积速率(≈31mg·cm^(-2)·min^(-1))和高达51％的相对沉积密度。在此条件下制备出的PZT膜厚均匀一致，无裂纹，经1 000℃保持30min烧结后，在1 kHz下测量得PZT厚膜的介电常数为1 050，介电损耗约为0.05，饱和极化值为20μC／cm^2，剩余极化值为12.9 μC／cm^2，矫顽场强为10.5 kV／cm。

MEMS变形镜用PZT厚膜致动器阵列的制备及性能表征

提出了一种基于锆钛酸铅(PZT)压电厚膜致动器阵列驱动的MEMS微变形镜,建立了该微变形镜的结构模型,分析了其结构中各层厚度对其性能的影响.PZT压电厚膜是通过基于PZT压电陶瓷体材料的湿法刻蚀技术制备的,刻蚀液为1BHF∶2HCl∶4NH4Cl∶4H2O.以数字锁相方法测试了压电厚膜的介电性能,在100 kHz以下时,其介电常数和介质损耗分别优于2 400和3%.利用悬臂梁方法测试了压电厚膜的d31横向压电系数,约为-250 pm/V.制备了4×4阵列的压电致动器阵列.采用激光多普勒测试压电致动器的电压位移曲线,在100 V的电压驱动下致动器的变形量大约为2.2μm;测试了致动器的频率响应,其谐振频率高于100 kHz;致动器刚度大,带负载能力强.

压电微能量采集器PZT厚膜制备及其图形化研究

采用环氧树脂作为中间层的真空键合技术实现体材PZT与硅片键合,再利用机械化学抛光方法将PZT减薄到适当的厚度制备了PZT铁电厚膜,构成了SiO2/Si/SiO2/Epoxy/Ag/PZT/Cr/Cu形式的压电能量采集器悬臂梁结构。基于半导体光刻技术,通过湿法化学刻蚀和切片两种方法实现了PZT厚膜图形化问题,为基于体材PZT厚膜的高性能压电能量采集器的研制打下了良好的基础。

PZT厚膜与Si衬底互扩散阻挡层研究

在Pt/Ti/SiO2/Si基片上,利用电泳沉积制备PZT热释电厚膜材料。为防止Pb和Si互扩散,在Pt底电极与SiO2/Si衬底间通过直流磁控溅射制备了TiOx薄膜阻挡层。对具有0、300nm和500nm TiOx阻挡层的PZT厚膜材料用SEM和能量色散谱仪(EDS)表征了Pb和Si互扩散情况,用动态热释电系数测量仪测试了热释电系数。结果表明,当TiOx阻挡层为500nm时,可阻挡Pb和Si互扩散,热释电性能最好。热释电系数p=1.5×10-8 C.cm-2.K-1,相对介电常数εr=170,损耗角正切tanδ=0.02,探测度优值因子Fd=1.05×10-5Pa-0.5。

基于PZT的500MHz超声传感器设计和MEMS制作

利用KLM等效电路模型设计了一种中心频率为478 MHz的超声传感器。采用溶胶—凝胶法在硅衬底上制备了厚度为4μm的锆钛酸铅(PZT)厚膜压电材料,对压电材料的晶体结构、表面剖面形貌、压电性进行了测试,材料均匀致密,具有较好的压电性。研究了超声传感器的制作工艺,制作出实际工作频率为459 MHz的高频超声传感器,搭建测试平台测试其电阻抗,实验值与理论值相匹配,电阻抗误差为1.8%,中心频率误差为3.9%。