PSZT壓電薄膜的制備、表征與應(yīng)用.pdf

1、鋯鈦酸鉛(PZT)薄膜因?yàn)榫哂袃?yōu)良的電性能而受到廣泛關(guān)注，特別是其作為微傳感器件時(shí)的高靈敏度和作為驅(qū)動(dòng)器件時(shí)的高輸出應(yīng)變特點(diǎn)使其成為微機(jī)電系統(tǒng)器件(MEMS)最有前途的候選材料之一。隨著微觀領(lǐng)域研究的深入發(fā)展，人們對研究微觀領(lǐng)域的微傳感器性能提出了更高要求。因此，需要改良壓電薄膜的性能以適應(yīng)這種需要。 本文制備并表征了Sr摻雜鋯鈦酸鉛(PSZT)薄膜，制作了PSZT薄膜懸臂梁式微力傳感器，并對其傳感性能進(jìn)行了測試。采用溶膠-凝膠

2、(Sol-Gel)法在Pt/Ti/SiO2/Si襯底上制備了PSZT0，PSZT0.03，PSZT0.08壓電薄膜，并通過原子力顯微鏡觀察了三種PSZT薄膜的表面形貌。研究了三種預(yù)燒溫度下PSZT0.08薄膜的XRD衍射圖譜，低溫預(yù)燒時(shí)薄膜呈現(xiàn)(111)擇優(yōu)取向，高溫預(yù)燒時(shí)薄膜呈現(xiàn)(100)擇優(yōu)取向。對比三種PSZT薄膜的XRD衍射圖譜，Sr摻雜改變了薄膜的擇優(yōu)取向和相含量，并使薄膜的晶格常數(shù)變小。根據(jù)三種PSZT薄膜的I-V特性曲線，

3、Sr摻雜降低了PSZT薄膜的漏電流，且漏電流隨薄膜厚度的增加而減小；分析了三種PSZT薄膜的介電常數(shù)頻譜圖和介電損耗頻譜圖，Sr摻雜后PSZT薄膜的介電常數(shù)明顯增加，且薄膜的介電性能隨薄膜厚度的增加而改善。在前期工作的基礎(chǔ)上，優(yōu)化了相關(guān)微加工工藝并制作了基于三種PSZT壓電薄膜的懸臂梁式微力傳感器。測試了基于三種PSZT壓電薄膜的懸臂梁式微力傳感器的彈性常數(shù)和靈敏度，基于PSZT0.03壓電薄膜的微力傳感器性能改善最為明顯；測試了薄膜厚