PZT厚膜的制备及电性能研究

用溶胶-凝胶法制备出锆钛酸铅(PZT)粉体,与流延胶以一定配比混合后流延成型,坯膜于1 100℃高温烧结2h得到PZT厚膜.利用XRD和SEM研究其组织结构,同时测试其相关电性能.结果表明,以10 mL流延胶中加入120 g PZT粉的配比进行流延较合适;得到厚度约为200 μm的钙钛矿结构压电厚膜无裂纹、晶粒尺寸小且分布均匀,其压电常数d33为109 pC/N.在1 kHz测试频率下,其介电常数为179,介电损耗为0.4.     

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）天线结构与工艺设计。     

MEMS兼容丝网印刷PZT压电厚膜研究

对丝网印刷PZT压电厚膜制备工艺浆料配置、印刷技术、退火条件、上下电极的选择及极化方法等进行了研究，并采用扫描电子显微镜(SEM)及与之配套的能谱分析仪对制备的PZT样品的微观结构、成分进行了测试分析。结果表明，PZT压电厚膜的膜厚可达100μm，印制图形分辨率在500μm以上，在800℃经1h退火就可获得良好的微晶结构，且具有压电特性。     

用于能量收集器的不锈钢基PZT厚膜制备研究

采用了溶胶 凝胶技术在不锈钢基体上制备了厚为10 μm、结构致密的锆钛酸铅(PZT)厚膜。研究了不同退火条件对厚膜结晶状况的影响,X射线衍射分析表明,采用700 ℃退火处理20 min后得到了PZT厚膜的纯钙钛矿相结构。厚膜的电学性能测试结果显示,厚膜的剩余极化强度（Pr）为7.5 μC/cm2, 矫顽场强（Ec）为7.2 V/μm,压电常数（d33）为73 pC/N。设计制作了长20 mm、宽4 mm的压电悬臂梁结构振动能量收集器。输出性能测试结果显示,振动频率为95 Hz,采集器输出电压最高,输出电压值为862 mV。     

流延硅基PZT厚膜工艺研究

研究了基于流延技术制备硅基锆钛酸铅（PZT）厚膜的工艺。考虑衬底特性对厚膜品质的影响,在不同的种子层上分别制备了PZT厚膜,测试工艺结果,证实了种子层的作用。分析了高温烧结时间对流延PZT厚膜品质的影响,确定了最优高温烧结时间。文章提出的硅基PZT厚膜工艺可用于制备射频天线的介质基片。     

多孔PZT的制备与性能研究

用传统造孔剂燃烧工艺(BURPS)法,以碳化淀粉造粒后为造孔剂,制备了不同孔率的锆钛酸铅(PZT)陶瓷,研究了孔隙率随造孔剂量变化规律,并对其介电性能和压电性能与孔隙率的关系进行了讨论.随着孔隙率的增加,材料介电常数降低和压电系数(d33)均减小,而材料的静水压压电系数、静水压电压常数 (gh)、静水品质因数均增加.结合其微观结构初步讨论了产生影响的原因,并讨论了多孔PZT做水下超声应用的可行性.     

热释电探测器PZT晶片制备工艺研究

介绍了热释电探测器PZT晶片制备工艺及选择锆钛酸铅（PZT）陶瓷材料制作敏感元的理论依据,阐述了晶片磨抛理论,对磨抛质量影响因素进行了细致分析。对比了几种抛光液对晶片表面的抛光效果,并进行了扫描电镜和表面粗糙度分析,得到了抛光后晶片表面的扫描电子显微镜（SEM）照片和晶片表面形态,确定了最佳抛光材料。通过理论和实践的结合,研制出了完全能满足器件工艺要求的热释电探测器晶片。     

热释电探测器PZT晶片制备工艺研究

介绍了热释电探测器PZT晶片制备工艺及选择锆钛酸铅（PZT）陶瓷材料制作敏感元的理论依据,阐述了晶片磨抛理论,对磨抛质量影响因素进行了细致分析。对比了几种抛光液对晶片表面的抛光效果,并进行了扫描电镜和表面粗糙度分析,得到了抛光后晶片表面的扫描电子显微镜（SEM）照片和晶片表面形态,确定了最佳抛光材料。通过理论和实践的结合,研制出了完全能满足器件工艺要求的热释电探测器晶片。     

PZT/LaNiO3/MgO多层结构制备及性能研究

利用激光脉冲法在MgO衬底上沉积制备LaNiO3(LNO)薄膜作为底电极材料,其上利用射频磁控溅射制备了锆钛酸铅(PZT)铁电薄膜。试验分析了LaNiO3表面结构和形貌,采用快速退火法在不同温度下对样品进行了热处理,发现在500℃即得到(110)取向、晶化完全的PZT薄膜。在5 V测试电压下发现650℃下晶化的样品表现出非常优异的介电和铁电性能,介电常数(rε,)和损耗(tanδ)分别达570和0.05,漏电流在10-9A量级,电滞回线完全饱和且形状对称,剩余极化强度(Pr)和矫顽场(Ec)分别为35.8μC/cm2和76.3 kV/cm。     

PZT铁电厚膜声纳换能器阵列的研制

对8×8元阵列锆钛酸铅(PZT)厚膜声纳换能器芯片进行了设计,对PZT铁电厚膜的微图形的刻蚀工艺及其反应机理进行了深入的研究。最后成功地刻蚀出8×8元声纳换能器图形,为进一步研制PZT厚膜声纳换能器打下了良好的基础。     

超薄W-Si-N作为铜与硅之间的扩散阻挡层

研究了W- Si- N三元化合物对铜的扩散阻挡特性.在Si ( 10 0 )衬底上用离子束溅射方法淀积W- Si- N ,Cu/W- Si- N薄膜,样品经过高纯氮气保护下的快速热退火,用俄歇电子能谱原子深度分布与X射线衍射以及电流-电压特性测试等方法研究了W- Si- N薄层的热稳定性与对铜的阻挡特性.实验分析表明W- Si- N三元化合物具有较佳的热稳定性,在80 0℃仍保持非晶态,当W- Si- N薄层的厚度仅为6nm时,仍能有效地阻挡铜扩散     

超薄W-Si-N 作为铜与硅之间的扩散阻挡层

研究了W-Si-N三元化合物对铜的扩散阻挡特性.在Si(100)衬底上用离子束溅射方法淀积W-Si-N,Cu/W-Si-N薄膜,样品经过高纯氮气保护下的快速热退火,用俄歇电子能谱原子深度分布与X射线衍射以及电流-电压特性测试等方法研究了W-Si-N薄层的热稳定性与对铜的阻挡特性.实验分析表明W-Si-N三元化合物具有较佳的热稳定性,在800℃仍保持非晶态,当W-Si-N薄层的厚度仅为6nm时,仍能有效地阻挡铜扩散.     

ZrN扩散阻挡层与SiCON低k介质界面特性XPS研究

对ZrN扩散阻挡层与SiCON低k介质(k=2.35)的界面特性进行了XPS分析。实验结果表明,刚淀积的样品中ZrN与SiCON薄膜之间有一定程度的相互扩散并形成界面区。在界面区内Zr与SiCON薄膜中O及N元素相互作用成键,表明ZrN/SiCON界面有良好的黏附性能。400℃退火后,除受表面氧化作用干扰的O和N元素外,未观察到界面中其他元素Zr,Si和C有新的扩散,说明界面稳定性很好。     

PZT叠层厚膜陶瓷材料性能的研究

使用凝胶流延成型工艺制备了PZT85/15、PZT95/5单组分厚膜及叠层厚膜.通过和单组分厚膜的性能进行对比,分析了叠层厚膜的形貌特征及介电、铁电和热释电性能.结果表明,由PZT85/15和PZT95/5组成的叠层厚膜内部均匀致密,具有良好的介电、铁电和热释电性能,极化后的相对介电常数εr=191.5,介电损耗tan δ=0.7%(温度T=20℃,频率f=1 kHz),热释电系数在41℃时达到峰值8×10-8 C/cm2·K,此后下降不明显,从而改善了单组分厚膜相变温区过窄的缺点,达到拓宽相变温区的目的,有望在红外探测和相变换能方面得到更广泛的应用.     

不同钝化层对硅基铝金属膜应力影响的研究

采用光偏振相移干涉原理测量了硅基上不同钝化层下铝膜应力的变化.研究表明:不同的钝化层对铝膜的应力影响不同.SiO2钝化层下的铝膜应力最小,而钝化层为聚酰亚胺的铝膜应力最大.200 ℃下退火4 h后,应力减小明显,且分布趋向均匀.同时采用有限元法对不同钝化层的铝膜进行了应力模拟,模拟结果与实验结果相符.     

Si基GaN材料寄生导电层的研究

通过对Si基GaN材料的电学性能进行测量分析,确认了该材料体系所特有的寄生导电层现象。研究了寄生导电层对Si基GaN高电子迁移率晶体管(HEMT)微波功率性能和击穿性能的不良影响。通过材料生长工艺的优化,降低了寄生导电层的导电性,获得了击穿电压超过320V的Si基GaN HEMT功率电子器件。