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文檔簡介
1、隨著MEMS技術(shù)的迅速發(fā)展,MEMS產(chǎn)品不斷向小型化發(fā)展,導(dǎo)致熱流密度急劇上升,器件的溫度迅速增高,嚴(yán)重影響器件的性能,散熱問題已經(jīng)成為MEMS等相關(guān)器件發(fā)展的關(guān)鍵。在傳統(tǒng)冷卻技術(shù)已經(jīng)不能滿足致冷要求的情況下,利用鐵電致冷探索微型MEMS致冷器便有重要的意義。 Pb(Mg1/3Nb2/3)O3-PbTiO3(PMNT)是目前研究較多的一類材料,它具有較高的熱釋電系數(shù)、相對低的介電常數(shù)和損耗,是制備鐵電微型MEMS致冷器的首選材料
2、之一。本論文對PMNT薄/厚膜及超細(xì)粉體和以PMNT鐵電薄/厚膜為致冷介質(zhì)的鐵電MEMS致冷器的制備工藝進(jìn)行了系統(tǒng)的研究。 首先以醋酸鉛、乙酸鎂、乙醇鈮和鈦酸四丁酯為原料,利用Sol-Gel工藝制備出鈣鈦礦相結(jié)構(gòu)、性能較好的PMNT鐵電薄膜。在700℃×1h退火條件下制備的PMNT鐵電薄膜25°C下Pr約為2.5μCcm-2,在20~30℃之間熱釋電系數(shù)為10-8C·cm-2·K-1量級。 其次,采用Sol-Gel法和共
3、沉淀法制備了PMNT超細(xì)粉體,制備的粉體均具有純鈣鈦礦相結(jié)構(gòu),粒徑范圍分別為1~5μm 和50~100nm。共沉淀法制備的粉體粒度更小,分散性更好,更適合于厚膜的制備。共沉淀法制備粉體過程中,采用帶有蠕動泵的毛細(xì)管緩慢將溶膠加入到堿性溶液中的方法控制粉體的生成條件,從根本上限制了顆粒的長大,解決了粉體制備周期長、燒結(jié)溫度高的問題;粉體干燥階段采用有機(jī)溶劑清洗結(jié)合紅外干燥的方法,解決了常規(guī)制備方法中粉體分散性差的局限。 以上工作為
4、基礎(chǔ),利用0-3復(fù)合法研究了PMNT鐵電厚膜的制備,得到了厚度在2~30μm的PMNT鐵電厚膜,無裂紋、致密性好、晶粒分布均勻。退火工藝為700℃×1.5h時,厚度為4μm的膜在20~30℃之間的熱釋電系數(shù)約為10-8C·cm-2·K-1量級。同時研究了分散劑和超聲技術(shù)對超細(xì)粉體在溶膠中分散性的影響,并利用薄/厚相間工藝改善了厚膜的表面形態(tài)。 另外,論文中還研究了PMNT鐵電薄/厚膜的濕法腐蝕技術(shù),確定了HF/HNO3/H2O(
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