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《大连理工大学》 2006年
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水热合成法制备PZT压电薄膜的研究

赵海波  
【摘要】:PZT(Pb(Zr_xTi_(1-x))O_3)压电薄膜因其优良的压电性能、热电性能、铁电性能、光电性能和介电性能以及易与半导体技术集成等特点,广泛应用于微电子学、光电子学、集成光学和微电子机械系统等领域,可作为铁电存储器、传感器、微型压电驱动器、薄膜电容器、声表面波器件和各种精密仪器控制部分等的理想材料。尤其是PZT压电薄膜作为微传感及微驱动器件应用时的高灵敏度和高输出应变的特点,使其成为微机电系统器件(MEMS)最有前途的候选材料,而引起国内外学者的广泛关注,成为国际上新颖的功能材料和器件的研究新热点。 本文在综述了压电薄膜的制备、应用和国内外研究现状的基础上,对水热合成法制备PZT压电薄膜的设备、工艺、性能及初步应用进行了细致的研究。主要开展了以下几个方面的工作: 1、水热合成法专用设备的研制。依据水热合成法的反应条件,制作了恒温旋转的反应装置,满足了实验的要求。 2、水热合成法制备压电薄膜的研究。分别采用不同化学试剂制备了PZT压电薄膜,通过XRD、SEM方法对已制备的PZT压电薄膜进行了成份和形貌分析,得出采用试剂为TiCl_4所制备的压电薄膜性能良好,并进一步对此薄膜的铁电性、生长速率和密度进行了实验研究。 3、压电薄膜性能的理论研究、有限元分析及实验研究。分析了双晶型压电悬臂梁的压电常数d_(31)求解模型,实验研究了压电悬臂梁的静态弯曲和动态振动规律,计算出了水热法2次后薄膜的压电常数d_(31)。实验分析了不同膜厚的双晶型悬臂梁的驱动能力。采用有限元分析软件Ansys建立了PZT薄膜微型悬臂结构的模型,模拟并计算了该结构在电压激励下的响应,并通过模态分析,得到了该结构的模态频率;对实验结果和有限元分析的结果进行了比较,分析了误差形成的原因以及两者结果的一致性。 4、压电薄膜的初步应用—压电微泵的制作工艺进行了研究。采用SODA—LIME玻璃、水热法制备的压电薄膜和浇注成型的PDMS盖片,通过光刻、显影和除铬、湿法刻蚀、掩蔽层去除等微加工工艺,制作了无阀压电微泵。 实验验证,本文利用水热合成法制备的PZT压电薄膜具有优良的压电性能,为压电薄膜在微泵上的应用奠定了基础。
【学位授予单位】:大连理工大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2006
【分类号】:TB383.2

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