鐵電材料制備及其微型致冷研究.pdf

1、在微機(jī)電系統(tǒng)(MEMS)進(jìn)一步向微型化、集成化和多功能化的發(fā)展過程中，與CPU芯片和一般半導(dǎo)體集成塊類似，IC高度集成的MEMS和相應(yīng)器件必須解決散熱(致冷)問題，才能使系統(tǒng)和器件性能穩(wěn)定、可靠地工作。因此，為適應(yīng)現(xiàn)代日益高能量密度的微型發(fā)熱器件和系統(tǒng)，致冷器本身也必須微型化、并且具有IC兼容性和普適性、易于集成、便于數(shù)字控制、靈敏、高效和低成本，這對(duì)MEMS的發(fā)展和最終實(shí)用化具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。因此，基于微機(jī)械加工工藝的鐵電體微型致冷

2、器被提出加以研究，并有望發(fā)展成為無壓縮機(jī)、無機(jī)械部件和易操作的新型MEMS致冷器。鐵電體微型MEMS致冷器的制備技術(shù)涉及微電子與固體電子、材料物理及微系統(tǒng)等多個(gè)領(lǐng)域和交叉學(xué)科，其成功研制將成為常溫致冷技術(shù)領(lǐng)域內(nèi)的一項(xiàng)創(chuàng)新性成就。 受國家“863”計(jì)劃資助，本課題著手研究鐵電體微型致冷器，是利用了鐵電材料體系的反熱釋電效應(yīng)，即電生熱(EC)效應(yīng)。歸根結(jié)底，是一種基于鐵電體熵變和相變致冷機(jī)理的新型結(jié)構(gòu)MEMS致冷器，這種微型冷卻系統(tǒng)

3、可廣泛應(yīng)用于小尺寸及具有一般熱耗散功率的器件與系統(tǒng)的致冷，如微電子器件、儀器儀表、醫(yī)療器械中的微小型低溫或恒溫器中使用，尤其在大規(guī)模集成電路(ULSI)如CPU、光敏器件、功率器件、高頻晶體管、MEMS和微光機(jī)電系統(tǒng)(MOEMS)等元件和設(shè)備的冷卻中應(yīng)用。本文重點(diǎn)介紹了弛豫性Pb(Mg1/3Nb2/3)O3與PbTiO3固溶體(PMNT)鐵電薄/厚膜及陶瓷工質(zhì)材料的制備、致冷器系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)(致冷器陣列結(jié)構(gòu)、版圖設(shè)計(jì)與制作技術(shù))以及致冷效