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《清华大学》 2005年
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锆钛酸铅陶瓷厚膜电泳沉积技术研究

康妮  
【摘要】:研究在硅单晶片上压电陶瓷膜的制备技术对于微型机械或微型机电系统(MEMS)的应用具有重要意义。与目前已有的各种制备技术相比,电泳沉积技术(EPD)是一种设备简单经济、具有潜力的压电陶瓷厚膜制备技术。本课题中,将锆钛酸铅(PZT)粉末在酒精中制成悬浮液,利用EPD技术在Pt/Ti/SiO_2/Si(100)衬底上沉积厚膜。在悬浮液中加入适量的HCl溶液使PZT颗粒表面带电,从而实现颗粒的稳定悬浮。电泳沉积过程通过改变外加电压和沉积时间进行厚膜质量和膜厚度的研究。利用扫描电子显微镜(SEM)观察沉积物的微观结构形貌,对沉积质量和厚膜致密度进行对比研究。实验发现外加电场为50V/cm,沉积时间为15min时得到的厚膜表面质量最佳。同时发现,沉积物的微观结构随着沉积时间的增长、厚度的增加而出现梯度变化,利用DLVO理论对这种现象进行了分析解释。 为了实现PZT粉体的电泳沉积膜的低温致密化烧结,本课题将一种液相烧结助烧剂Cu2O-PbO共晶相粉末加入PZT粉末中,通过改变在悬浮液中HCl的加入量和外加电场,对其悬浮液稳定性以及加入助烧剂后的PZT粉末电泳沉积成膜过程进行了研究。研究发现外加电场为30V/cm,沉积时间为5min时得到的厚膜质量最佳。通过添加Cu_2O-PbO助烧剂可以大幅度降低PZT电泳沉积膜的烧结温度,在750℃得到了膜厚为20μm、厚度均匀、表面无裂纹、烧结致密的PZT厚膜。并且进一步提出电泳沉积时加入助烧剂与溶胶凝胶浸润相结合的方法,实现了电泳沉积PZT膜的低温烧结。X射线衍射分析(XRD)图谱表明烧结后得到的PZT厚膜具有钙钛矿相结构。介电性能和电滞回线的测量证实了该方法制备的PZT厚膜具有铁电性和介电性。对不同烧结时间下电学性能的比较得出了在保温2小时下得到的PZT厚膜具有更好的性能。
【学位授予单位】:清华大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2005
【分类号】:TB43

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