PT-PZT-PT薄膜微力傳感器的研究.pdf

1、MEMS技術(shù)的發(fā)展為基于壓電薄膜和硅微加工技術(shù)的微傳感器和微執(zhí)行器的研究帶來(lái)了巨大的機(jī)遇。壓電式微力傳感器具有低能耗、高靈敏度、易于與壓電微執(zhí)行器集成等優(yōu)點(diǎn)使其具有很大的應(yīng)用價(jià)值。本文以PZT、PT/PZT/PT壓電薄膜懸臂梁式微力傳感器為研究對(duì)象，研究了壓電薄膜制備及表征，并對(duì)壓電薄膜懸臂梁式微力傳感器進(jìn)行了仿真、制作和測(cè)試。 通過(guò)應(yīng)用有限元軟件ANSYS10.0對(duì)壓電薄膜微懸臂梁結(jié)構(gòu)進(jìn)行靜力分析、模態(tài)分析和諧響應(yīng)分析，研究了

2、靜態(tài)和動(dòng)態(tài)下壓電薄膜微懸臂梁的結(jié)構(gòu)尺寸對(duì)微力傳感器靈敏度的影響。 采用溶膠—凝膠法在Pt/Ti/SiO<,2>/Si襯底上制備了PT、PZT和PT/PZT/PT壓電薄膜，研究了這三種壓電薄膜的制備工藝以及通過(guò)研究PZT薄膜結(jié)晶和取向與不同PT種子層厚度的關(guān)系，得到了20nm厚的PT種子層對(duì)PZT薄膜的結(jié)晶和取向具有明顯的影響。在兩種退火工藝下比較了PZT和PT/PZT/PT兩種薄膜的特性。退火工藝一下，PT/PZT/PT薄膜較P

3、ZT薄膜結(jié)晶更加完善；退火工藝二下，PT/PZT/PT薄膜較PZT薄膜除了結(jié)晶更加完善外，并沿(100)晶向擇優(yōu)取向，且具有良好的介電性能，但漏電流有所增加。 通過(guò)干法刻蝕和濕法腐蝕相結(jié)合的體硅工藝，制作了兩種不同尺寸的PZT或PT/PZT/PT壓電薄膜微懸臂梁結(jié)構(gòu)，并測(cè)試了它們的彈性系數(shù)與靈敏度。用PZT，PT/PZT/PT薄膜作壓電層，尺寸為1000μm×200μm×10μm的微力傳感器的靈敏度分別為0.042mV/μN(yùn)和0