纳米铁电PZT膜晶粒粗化动力学研究

用溶胶-凝胶法制备了Pb(Zr0.45Ti0.55)O3铁电薄膜,通过控制不同的退火温度,可以得到不同晶粒大小的薄膜样品。样品的晶粒大小主要与晶界推移过程有关,晶粒粗化的激活能为0.77 eV。

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。

溶胶-凝胶法制备PZT薄膜晶化过程升温实验研究

用不同升温速率控制ＰＺＴ薄膜晶化过程，实验结果表明，当晶化温度在４００～６００℃时，薄膜显焦绿石相，当采用较高升温速率５０℃／ｍｉｎ时，在硅片上可缩小焦绿石相生成，提高钙钛矿相形成。

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.

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.

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。

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

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。

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。

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。

电泳沉积PNN-PZT陶瓷厚膜及其电学性能研究

利用电泳沉积法分别在Al2O3/Pt和Pt金属基底上制备了厚度为10～40μm的0.3Pb(Ni1/3Nb2/3)O3-0.7Pb(Zr,Ti)O3(PNN-PZT)厚膜,研究了pH值、Zeta电位与PNN-PZT悬浮液稳定性的关系,探索了沉积电压、沉积时间与电泳沉积量的关系.结果表明,当添加少量分散剂聚乙二醇时,pH值在3.5～5.5较宽的范围内,悬浮液具有较高的Zeta电位,容易制得稳定的悬浮液.沉积电压为21V,沉积时间为5min时,在Pt金属基底上电泳沉积得到的PNN-PZT厚膜,经过1200℃烧结30min后,SEM显微结构分析表明,厚膜致密,晶粒得到充分生长.电学性能测试显示此厚膜具有良好的铁电介电性能,其剩余极化强度P可达20.8μC/cm2,介电损耗tanδ为3.2%.

高取向PZT厚膜的0-3复合法制备

采用 0 3复合法 ,在Pt/Ti/SiO2 /Si衬底上成功制备了单层厚度 0 .9μm ,总厚度 10 μm ,并且无裂纹的Pb(Zr0 .53,Ti0 .4 7)O3铁电薄膜。溶液中粉体的存在减小了加热时的体积收缩 ,降低了制备过程中膜内部产生的应力 ,从而使得单层厚度可达 0 .9μm ,防止了薄膜开裂。X射线衍射分析表明薄膜为单一钙钛矿相结构且结晶状态良好 ,采用已烧结的粉末时 ,薄膜呈〈110〉取向 ;扫描电子显微镜分析表明 ,薄膜表面无裂纹 ;介电性能测试结果显示 ,其相对介电常数可高达 115 0。为了研究粉末的状态和薄膜取向之间的关系 ,将未经烧结的未结晶的PZT粉末加入前驱溶液中 ,在相同的制备条件下 ,可得沿〈10

硅基PZT热释电厚膜红外探测器的研制

在(100)单晶Si衬底上,采用MEMS工艺和丝网印刷方法制作了锆钛酸铅(PZT)厚膜热释电红外探测器,深入研究了PZT厚膜材料的制备方法与器件加工工艺。采用四甲基氢氧化铵(TMAH)溶液腐蚀Si衬底制备硅杯结构。为防止Pb和Si相互扩散,在Pt底电极与SiO2/Si衬底之间通过射频反应溅射制备了Al2O3薄膜阻挡层。采用丝网印刷在硅杯中制备了30μm厚的PZT材料,并用冷等静压技术提高厚膜的致密度,实现了PZT厚膜在850℃的低温烧结。PZT厚膜在1 kHz、25℃下的相对介电常数与损耗角正切分别为210和0.017,动态法测得热释电系数为1.5×10-8Ccm-2K-1。最后制备了敏感元为3 mm×3 mm的单元红外探测器,使用由斩波器调制的黑体辐射,在调制频率为112.9 Hz时测得器件的探测率达到最大值7.4×107cmHz1/2W-1。

微桥结构PZT厚膜红外探测器研究

利用KOH溶液腐蚀结合SF6气体干法刻蚀工艺制备了锆钛酸铅(PbZr0.3Ti0.7O3,PZT)厚膜热释电红外探测器,得到了器件Si基背面完全悬空的微桥绝热结构。使用由斩波器调制的黑体辐射,测试了探测器在低频段的电压响应率、噪声等效功率和探测率等参数。结果表明,探测器在调制频率为5.3 Hz时的电压响应率约为4.5×102V/W;在调制频率为167.3 Hz时,其探测率达7.5×108 cm.Hz1/2/W;PZT厚膜探测器的热时间常数为51 ms,与PZT陶瓷器件相比小约一个数量级,有利于其在高频响应方面的应用。

PZT厚膜UCPBG结构的射频天线研究

采用了丝网印刷工艺在硅片上制备了锆钛酸铅 (PZT)薄膜 ,进行了相应的工艺分析。设计并仿真了平面光子带隙 (UCPBG)结构 ,测试了结构的电磁参数 ,证实了结构的可行性。在此基础上提出了一种基于 PZT厚膜工艺和平面光子带隙结构的微型射频 (RF)

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。

PZT/P(VDF-TrFE)纤维膜的静电纺丝制备及其性能

以锆钛酸铅压电陶瓷(PZT)和聚(偏氟乙烯-三氯乙烯)(P(VDF-TrFE))共聚物为原料,利用静电纺丝的方法制备了PZT/P(VDF-TrFE)纤维膜。用扫描电子显微镜、精密阻抗测试仪和拉力试验机对纤维膜的形貌、电学性能、力学性能进行了表征。结果表明,适当地提升PZT的质量分数能有效提升纤维膜中纤维丝的均匀性。当PZT质量分数为4%时,纤维丝的均匀性最佳;静电纺丝方法能够得到低介电常数的PZT/P(VDF-TrFE)纤维膜,并且通过调节PZT的质量分数,可以保证纤维膜的介电常数在一定范围内变化。PZT颗粒的加入能够有效调节PZT/P(VDFTrFE)纤维膜的拉伸强度和断裂伸长率,当PZT质量分数为4%时,纤维膜具有最佳的综合力学性能,能够满足可穿戴设备的要求。

微型PZT厚膜超声电机定子的制备及分析

基于电流体喷印工艺制备了微型PZT厚膜超声电机定子。搭建了电流体喷印实验平台,利用电流体喷印工艺,以锆钛酸铅(PZT)复合悬浮液为喷印材料,在钛合金弹性体上沉积了厚度为50μm的环形PZT厚膜并在700℃下进行高温退火结晶,利用磁控溅射技术在PZT厚膜上制备了厚度为50/200 nm的Ti/Pt分区上电极并进行极化,获得了外径为4.3 mm、厚度为0.6 mm的微型PZT厚膜超声电机定子。测试和分析了PZT厚膜和定子的性能,采用扫描电镜观察了PZT厚膜的截面和表面微观形貌,采用拉伸法分析了PZT厚膜与弹性体的结合力,采用激光多普勒测振仪对定子进行振动性能测试。实验结果表明,定子工作模态的谐振频率为82.3 kHz,在10 V激励电压下,表面测试点振幅为212 nm,并且振幅与激励电压幅值呈线性正相关,定子具有良好的振幅响应控制性。

锆钛酸铅多层膜的铁电和介电特性

研究了特异结构锆钛酸铅PbZr0.38Ti0.62O3(PZT)多层膜的铁电和介电特性.同均一相PZT薄膜材料相比,由致密层和多孔层交替排列形成的近周期PZT多层膜具有铁电、介电增强效应.在100V极化电压下,多层膜的平均剩余极化强度达42.3μC/cm2,矫顽场为43kV/cm.大的极化强度值归因于大的膜厚和多孔结构有效释放膜内张应力的结果.室温低频限下,PZT多层膜的表观相对介电常数超过2000.极为有趣的是,在所研究的频率范围,PZT多层膜具有两种截然不同的介电驰豫.低频介电损耗峰源自空间电荷极化;而遵从Arrhen ius律的高频介电响应可能同与氧空位VO¨相关的极性缺陷复合体有关.