薄膜压电系数测量方法的研究进展

基于国内外对于薄膜压电系数的研究成果,系统地综述了薄膜压电系数的测量方法,如正向压力法、圆片弯曲法、激光干涉法、悬臂梁法和显微镜法等,并对这些方法的基本原理、测试表征、应用状况及存在的问题进行了详细的分析,同时比较了这些方法的优缺点。传统的测量方法,如正向压力法、圆片弯曲法和悬臂梁法等已经遇到了技术瓶颈,难以得到根本性的优化;而高分辨率的激光干涉法和显微镜法测量方便、可靠,与其他技术相结合有望成为表征薄膜压电系数的标准方法。     

c轴择优取向AlN薄膜的制备研究

采用MOCVD法在蓝宝石(0001)单晶衬底上生长AlN压电薄膜。用XRD和原子力显微(AFM)技术表征薄膜的微观结构。研究了衬底温度、TMA和NH3流量、反应室气压对AlN薄膜织构特性的影响,并对薄膜生长的工艺参数进行了相应优化。结果表明:在优化条件下制备的AlN薄膜高度c轴择优取向,(0002)峰摇摆曲线半高宽仅为0.10°,且薄膜表面平整,椭圆偏振法测出其折射率为2.0～2.4。     

压电陶瓷材料电学性能参数测量研究

从双层压电梁在电场作用下的位移响应与电场的关系式出发，借助于试验数据逆推导出压电陶瓷材料的电学性能参数。位移响应的试验数据采用非接触激光测振仪得到。该文方法相对压电参数测量的静态法、动态线路传输法和动态电容法减少了许多中间测量环节和等效处理手段，且易于具体实施，相对于动态位移法又有更好的精度，为压电陶瓷类材料电学性能参数测量提供了一种全新的测量方法。     

六方氮化硼薄膜制备及其压电响应的研究

采用射频(RF)磁控溅射的方法,通过改变工艺参数在n型Si(100)片上制备六方氮化硼(h-BN)薄膜。通过傅立叶红外(FTIR)光谱仪,X射线衍射(XRD)仪进行结构表征,原子力显微镜(AFM)进行表面形貌和压电性能表征。测试结果表明,在射频功率为300 W、衬底温度为500℃、工作压强在0.8Pa、N2与Ar流量比为4∶20和衬底偏压在-200V时制备的六方BN薄膜具有高纯度、高c-轴择优取向,颗粒均匀致密,粗糙度为2.26nm,具有压电性并且压电响应均匀,符合高频声表面波器件基片高声速、优压电性要求。薄膜压电性测试研究表明,AFM的PFM测试方法适用于纳米结构半导体薄膜的压电性及其压电响应分布特性的表征。     

一种电压电双晶片测量压电常数d31的方法

提出了一种新的测量方法,由一种实用元件－压电双晶片测量压电材料的压电常数ｄ３１的方法。这种测量方法不同于通常的由标准试样测量压电材料参数的方法。文中给出了测量原理、测量装置及由一种ＰＺＴ样本的测量结果,并同时给出了ＩＥＥＥ材料测量方法的结果。理论和实验结果表明：这种新的测量方法是可行的。     

ZnO压电薄膜双面共溅生长技术

在只有一个靶源的情况下,利用改良的夹具,在钇铝石榴石(YAG)晶体的两端用反应磁控溅射法同时溅射生长ZnO压电薄膜.对ZnO压电薄膜做了X一射线衍射(XRD)分析,测试了用双面方法制作的声体波薄膜换能器的回波损耗.结果表明,采用双面共溅工艺生长ZnO压电薄膜有效地解决了第一端换能器压电性能退化的问题,提高了两端换能器压电性能的一致性,提高了生产效率.     

一种由压电双晶片测量压电常数d31的方法

提出了一种新的测量方法 ,由一种实用元件——压电双晶片测量压电材料的压电常数 d31的方法。这种测量方法不同于通常的由标准试样测量压电材料参数的方法。文中给出了测量原理、测量装置及由一种 PZT样本的测量结果 ,并同时给出了 IEEE标准测量方法的结果。理论和实验结果表明 :这种新的测量方法是可行的。     

PVDF足底压力传感器及其测量系统的设计

研究了聚偏氟乙烯(PVDF)压电薄膜的特性.根据足部特性,设计了一款适合于成鞋压力测量的鞋垫式、多点测量的PVDF压电薄膜传感器.提出了一种便携式的、具有鞋底压力分布测量、ZigBee无线数据通信和测量数据分析管理功能的压力测量系统.该系统性能稳定,使用和安装方便,为成鞋压力测量提供了技术依据.     

压电陶瓷复材料参数测试方法的研究

要精确地描述压电材料的性能,必须把压电材料的参数作为复数考虑。本文作者研究了目前国内外主要的几种复参数测量方法。间接计算方法有Ｓｍｉｔｓ迭代法、Ｓｈｅｒｉｔ法以及压电谐振分析法等;直接测量法有利用正压电效应的准静态法及利用逆压电效应的激光干涉法。并给出了不同方法的原理、特点及仿真结果。     

压电器件阻抗测试系统的研制

基于压电器件的等效电路模型,利用导纳圆理论图测量压电器件阻抗特性参数及过零检测相位差测量原理,构建了一套完整的压电器件性能参数阻抗测试系统。通过单片机控制信号产生幅值固定、频率可变的正弦信号,经功率放大后驱动压电器件产生超声高频振动,并采集压电器件两端的电压、电流及相位差信号,通过串口传给上位机。上位机采用基于Labview人机交互界面,实现压电器件阻抗特性参数计算和图形显示。实验结果表明,本测试系统能测量压电器件各主要相关参数,并动态显示阻抗特性曲线,可用于压电器件的参数测试与性能评估。     

激发物激光烧蚀法制备铁电和压电薄膜

本文叙述用激发物激光烧蚀法沉积几种铁电和压电薄膜的制备法和性能，并介绍了这些薄膜在微电子学器件和微波声学器件方面的应用。     

高居里温度压电材料研究进展

目前在能源工业、航空航天、汽车等领域,对可在高温环境中稳定可靠工作的压电器件需求迫切。高居里温度压电材料是是高温压电器件核心敏感元件,对高温压电材料研究也越来越受重视。该文对具有高居里温度压电材料的结构和性能特点做出简要分析,并概述高温压电材料的研究进展,总结了今后的发展方向和热点问题。     

压电和铁电薄膜及其应用的发展趋势

本文讨论了压电和铁电薄膜材料及其在固体器件中应用的发展趋势。薄膜生长技术的进展,为压电和铁电薄膜集成固体器件在各个领域的应用开辟了广阔的前景。ZnO和AIN薄膜将广泛地用于SAW和BAW器件。特别是成功地制作了薄膜体声波谐振器和高次谐波体波谐振器。以PbTiO_3为基的PZT和PLZT固溶体外延薄膜将应用于热电探测器和SAW器件。在实现了对多层薄膜的界面结构及其特性的成功控制之后,铁电薄膜将在铁电存储和集成光学领域发挥重要作用。     

用于微传感器中PZT压电薄膜的制备和图形化

采用溶胶-凝胶法在Si/Si3N4/Poly-Si/Ti/Pt基片上制备PZT压电薄膜, 为了选择更适合微电子机械系统(MEMS)器件的压电薄膜,采用一般热处理和快速热处理对锆钛酸铅(PZT)压电薄膜进行干燥和结晶.首先,采用V(H2O):V(HCL):V(HF)＝280 mL:120 mL:4drops(4滴HF溶液)配比的腐蚀液在室温下对未结晶的PZT压电薄膜进行了湿法腐蚀微细加工;然后,对图形化好的压电薄膜进行再结晶的热处理,实验结果表明这种方法可用于压电薄膜微器件的制备.     

PVDF压电薄膜传感特性研究

聚偏氟乙烯(PVDF)压电薄膜是一种压电高分子材料,它具有独特的压电效应,被广泛应用于振动测量等各个领域。但对于压电薄膜在受到外加应力时其输出特性的研究较少。该文理论分析了PVDF压电薄膜的传感机理和电路等效模型;然后利用COMSOL软件进行仿真;最后实验研究了PVDF压电薄膜在不同激励振幅、激励频率及外加应力下的动态响应。研究结果表明,压电薄膜输出信号的幅值与薄膜振幅成线性关系,与所受外加静态应力无关。     

铋基无铅压电敏感材料的性能调控研究进展

基于无铅压电陶瓷的高性能器件的应用日益广泛。铋基材料具有一定的综合性能,尤其在高温压电领域,是一种有潜力替代锆钛酸铅(PZT)基材料的候选体系。文章综述了与如何调控无铅压电材料性能这一关键问题相关的国内外研究进展,对调节相界、掺杂、调控制备工艺和畴工程等多方面进行了阐述,并尝试分析了无铅压电体系在实用化道路上存在的亟待解决的问题。     

氧化锌压电薄膜传感器设计理论研究

利用压电薄膜和表面微机械技术可实现新型的氧化锌簿膜器件。本文分析了氧化锌薄膜表面微机械器件中氧化锌的压电效应，微机械结构的应力分布，以及压电感应电荷与器件尺寸的关系。这些结果可为器件的设计提供理论依据。     

压电生物传感器设计与实验

压电生物传感器是一种将高灵敏压电传感器与现代生物技术相结合的新型生物传感器,适用于微量物质的精密测量.该文介绍了压电生物传感器的压电质量传感基本原理、系统结构及其应用.实验结果表明,与现有检测法相比,压电生物传感器具有准确、响应快和操作简单等优点.     

关于无铅压电陶瓷及其应用的几个问题

综合分析无铅压电陶瓷在压电陶瓷材料中的地位,指出要想让无铅压电陶瓷完全取代铅基压电陶瓷在现阶段是不可能的,但对大量的压电中端应用和低端应用,无铅压电陶瓷材料与器件大有用武之地;给出了目前无铅压电陶瓷研究的主要体系,包括BaTiO3基无铅压电陶瓷、Bi1/2Na1/2TiO3(BNT)基无铅压电陶瓷和铌酸盐系无铅压电陶瓷;分析了当前无铅压电陶瓷研究开发应注意的问题,并对今后研究开发的相关方向,如提高机电耦合系数(k)、压电常数(d)和机械品质因数(Qm)等,提出了一些建议。     

压电式触觉反馈执行器发展综述

该文介绍了压电式触觉反馈执行器的基本原理及开展研究的理论基础。根据触觉反馈执行模块的表面结构和压电材料对压电式触觉反馈执行器进行了分类,并介绍了其特点及国内外相关研究成果。根据两种分类方式对压电式触觉反馈设备进行了交叉比较,分析了各类压电触觉设备的应用范围,并以此为基础阐述了压电触觉未来的发展趋势及研究方向。