PZT压电厚膜的研究现状与进展

PZT压电厚膜材料具有良好的压电性能,它兼顾了块体材料和薄膜的优点,近年来得到了广泛的研究与应用。本文简述了制备PZT压电厚膜的制备方法及基板、电极材料的研究情况,讨论了目前制造PZT压电厚膜所存在的基板与厚膜之间的高温扩散以及丝网印刷用厚膜浆料难以分散均匀等共性问题,同时,就如何解决这些问题进行了评述。

烧结工艺对PMS-PNN-PZT压电厚膜性能的影响

采用丝网印刷法制备了PMS-PNN-PZT四元系压电厚膜陶瓷材料。研究了压电厚膜的烧结温度、烧结气氛对其压电、介电等性能及微观结构的影响。用XRD和SEM分析材料的相组成、厚膜定位及显微结构,结果表明,在密封埋粉的PbO气氛中,烧结温度1060℃,保温时间2 h,制得一种性能良好的压电厚膜陶瓷材料。其中,该压电厚膜压电常数d33为240 pC/N,相对介电常数rε为1 112,机械品质因数Qm为1250,机电耦合系数kp为0.52。

PZT铁电厚膜声纳换能器阵列的研制

对8×8元阵列锆钛酸铅(PZT)厚膜声纳换能器芯片进行了设计,对PZT铁电厚膜的微图形的刻蚀工艺及其反应机理进行了深入的研究。最后成功地刻蚀出8×8元声纳换能器图形,为进一步研制PZT厚膜声纳换能器打下了良好的基础。

用于压电悬臂梁的PZT厚膜的溶胶-凝胶制备及表征

研究了一种用于制备硅基压电悬臂梁的PZT厚膜溶胶-凝胶工艺.该工艺通过采用交替旋涂法,将PZT溶胶与PZT纳米粉混合形成浆料,再和澄清PZT溶胶交替涂覆在Au/Cr/SiO2/Si的硅基悬臂梁结构上,当达到所需的厚度后再进行热处理.实验证明,热处理温度在650℃,处理时间15 min时,XRD结构表征显示PZT厚膜获得钙钛矿相结构,SEM中厚膜断面清晰,表面紧密、均匀、平整.铁电性能测试表明矫顽场为50kV/cm,饱和极化强度为54μC/cm2,剩余极化强度为30μC/cm2.同时,硅基悬臂梁结构采用典型的半导体光刻工艺,利用BHF/HCl溶液成功地刻蚀了PZT厚膜,并运用微机械加工技术刻蚀出硅悬臂梁结构.

新型Sol-Gel技术制备0-3型PZT厚膜材料研究

介绍了以硝酸锆、钛酸丁酯、乙酸铅为原料 ,去离子水、乙二醇乙醚为溶剂 ,采用新型Sol Gel技术 ,即将PZT陶瓷粉末分散于PZTSol中 ,形成均匀、稳定的厚膜材料先体溶液 ,再制备厚膜的方法 ,成功地制备出 2～ 5 0 μm厚的新型 0 3型PZT厚膜材料 .XRD谱分析显示 ,PZT厚膜呈现出纯钙钛矿相结构 ,无焦绿石相存在 .SEM电镜照片显示 ,PZT厚膜均匀一致 ,无裂纹、高致密 .介电性能测试结果表明 ,PZT厚膜具有优良的介电性能 .当测试频率为 1kHz ,温度为 15℃时 ,介电常数约为 860 ,介电损耗为 0 .0

缓冲层对PMS-PNN-PZT压电厚膜材料性能的影响

采用丝网印刷的方法制备了PMS-PNN-PZT四元系压电厚膜陶瓷材料。研究了基板、下电极和PMS-PNN-PZT厚膜层三者之间的高温扩散作用,及SiO2缓冲层对PMS-PNN-PZT压电厚膜的压电性能以及显微结构的影响。用XRD和SEM分析材料的相组成、厚膜定位及压电层的显微结构。结果表明,缓冲层有效地阻止了三者之间的相互扩散,样品的d33、εr等都有所提高,所制得的压电厚膜d33为285pC/N,εr为1210,Qm为1330,kp为0.54。

PZT厚膜拾振器微图形化工艺研究

采用sol-gel方法制备了PZT铁电厚膜,构成了SiO2/Si/SiO2/Ti/Pt/PZT/Ti/Pt形式的拾振器敏感元结构。基于半导体光刻技术,通过干法刻蚀电极和化学湿法刻蚀PZT厚膜等技术,成功地实现了敏感元的微图形化,解决了Pt/Ti下电极刻蚀难、制作的PZT膜形貌不好和上电极容易起壳等问题,为基于PZT厚膜的高性能拾振器的研制打下了良好的基础。

聚乙烯吡咯烷酮为稳定剂的PZT厚膜制备与性能

介绍了通过添加聚乙烯吡咯烷酮(PVP)制备PZT厚膜的方法。采用溶胶凝胶工艺,在700℃快速热处理4层即可获得厚度为1μm,表面平整没有裂纹的PZT厚膜。对PVP的作用机理进行分析,同时对厚膜的结构形貌和电性能进行研究测试。厚膜呈完全钙钛矿相多晶结构,而且具有良好的铁电性能。

PZT压电厚膜的发展及其应用

PZT压电厚膜材料是20世纪90年代发展起来的一种新型功能材料,它兼顾了块体材料和薄膜材料的优点,具有良好的压电、介电和热释电性能。简述了PZT压电厚膜的国内外研究进展,对PZT压电厚膜的制备方法做了简短的介绍,并对其改性研究做了较为详细的总结,最后,阐述了PZT压电厚膜在国内外的应用并展望了其前景。

PZT铁电薄、厚膜及其制备技术研究进展

铁电薄、厚膜材料具有良好的铁电、压电、热释电、电光及非线性光学特性,在微电子学、光电子学、集成光学和微电子机械系统等领域有许多重要的应用。近年来,随着铁电薄、厚膜制备技术的发展,PZT厚膜材料及厚膜器件成为科学工作者研究的热点。介绍了PZT铁电薄、厚膜材料与器件的研究进展以及PZT铁电薄、厚膜制备技术及几种典型的PZT铁电薄、厚膜材料制备技术的特点,并指出了目前存在的一些问题和未来的发展方向。

中子辐照诱生锆钛酸铅厚膜界面缺陷

采用中子对厚度为5μm的锆钛酸铅(PZT)压电厚膜进行辐照,选择注量为0 cm^(-2)、1011cm^(-2)、1012cm^(-2)、1013cm^(-2)。针对界面缺陷影响机制不清晰问题,应用深能级瞬态谱(DLTS)对样品的界面缺陷能级、浓度、俘获截面等关键性质进行了系统性表征。结果表明:1011cm^(-2)的中子辐照使PZT厚膜界面处缺陷激活能从0.9 eV增加到1.6 eV,是导致极化强度降低11.2%、介电常数下降以及漏电流增大的重要因素,且影响程度与辐照的注量呈正相关。该研究结果对于压电材料和器件在辐照环境应用有重要参考意义。

PZT厚膜的电射流沉积研究

制备了锆钛酸铅(PZT)悬浮液,采用电射流沉积(EJD)技术,在硅衬底上沉积了PZT厚膜。研究了电射流沉积高度、流量及悬浮液混合条件对厚膜致密性的影响。结果表明:降低电射流沉积高度和流量有助于提高沉积PZT厚膜致密性;采用球磨方法充分混合PZT悬浮液,沉积的PZT厚膜致密性明显提高。采用优化的电射流沉积参数和球磨20 h的PZT悬浮液,制备了10μm无裂纹PZT厚膜,其压电常数d33为67 p C·N-1,相对介电常数εr为255。

MEMS兼容丝网印刷PZT压电厚膜研究

对丝网印刷PZT压电厚膜制备工艺浆料配置、印刷技术、退火条件、上下电极的选择及极化方法等进行了研究 ,并采用扫描电子显微镜 (SEM )及与之配套的能谱分析仪对制备的PZT样品的微观结构、成分进行了测试分析。结果表明 ,PZT压电厚膜的膜厚可达 10 0 μm ,印制图形分辨率在5 0 0 μm以上 ,在 80 0℃经 1h退火就可获得良好的微晶结构 。

PZT厚膜的气雾化湿法减薄制备技术

锆钛酸铅(PZT)厚膜的制备技术是制作基于PZT厚膜的微传感器和微驱动器的关键技术之一.传统的制备方法难以兼顾厚膜制备中对厚度、性能、工艺复杂度以及成本等方面的要求,因此,提出了一种新的利用气雾化湿法减薄体材料制备PZT厚膜的技术.该技术结合传统的PZT湿法化学刻蚀方法和刻蚀雾滴的物理轰击效应,在反应中实时去除化学反应残留物,在减薄前后样品厚度均匀性几乎不变的情况下,平均刻蚀速率可达3.3μm/min,且工艺过程简单,成本低廉.实验结果表明,用该技术制备的PZT厚膜可满足微机电系统(MEMS)领域中微传感器和微致动器对于厚膜具备较高灵敏度和较大驱动能力的性能要求.

MEMS集成应用的纳米结构PZT厚膜形成工艺研究

提出了制备PZT厚膜的一种新的旋转涂覆方法。采用0-3复合法将PZT溶胶与PZT纳米粉混合形成浆料，并与PZT溶胶交替涂覆在Pt／Ti／SiO2／Si衬底上，使PZT厚度达2μm，并且使PZT表面质量得到了改善。利用XRD和SEM对PzT厚膜的组织和结构进行了表征。得到的薄膜无裂纹，结晶和表面平整度良好，可用于MEMS中微型传感器和微型驱动器的制作。

PZT厚膜及高频超声换能器的研究

近年来,基于PZT厚膜的超声换能器研究受到了广泛的重视。本文综述了PZT厚膜制备技术的发展情况,简要介绍了水下声纳和医用超声领域中PZT厚膜型高频超声换能器的应用研制进展。

新型Sol-Gel技术PZT铁电厚膜的制备及电学性能研究

采用新型ｓｏｌ－ｇｅｌ技术在 Ｐｔ／Ｔｉ／ＳiO2/Si基片上制备出了厚度为 ２～６０μｍ的ＰＺＴ铁 电厚膜材料；研究了ＰＺＴ厚膜的结构及其介电、铁电性能．ＸＲＤ谱分析显示，ＰＺＴ厚膜 呈现出纯钙钛矿相结构，无焦绿石相存在．ＳＥＭ电镜照片显示，ＰＺＴ膜厚均匀一致，无裂 纹、高致密．厚度为５０μｍ的ＰＺＴ厚膜的介电常数为８６０，介电损耗为０.０３，剩余极化强度 是２５μＣ／ｃｍ２．矫顽场是４０ｋＶ／ｃｍ.

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厚膜的制备及其热释电性能研究

相比薄膜而言,厚膜具有更明显的电学效应.PZT厚膜材料制成的器件不仅工作电压低、使用频率高、能与半导体集成电路兼容,而且电学性能优异(与体材料器件相近).PZT厚膜材料是典型的热释电材料,作者结合自己的研究工作分别从制备工艺、热释电性能的测试以及应用等方面。

0-3法制备PZT厚膜及其性能研究

采用0-3复合法制备PZT(Pb Zr0.52Ti0.48O3)厚膜,通过陈化、静置、去除沉淀颗粒、浓缩等方法改良了浆料配制工艺,大大改善了厚膜的表面粗糙度,制备出适于微压电换能器使用的PZT厚膜。采用单层退火的方式对厚膜进行了结晶热处理,研究了不同结晶温度对厚膜性能的影响。结果表明:改良的浆料配制工艺,明显降低了厚膜的表面粗糙度,大大改善了表面形貌;随着热处理温度的升高,厚膜的晶粒尺寸变大,剩余极化变大,矫顽场变小,粗糙度有增大的趋势;当结晶温度为700℃时,剩余极化达到15μC/cm2,矫顽场为30.5 k V/cm。