鋯鈦酸鉛壓電膜式微驅(qū)動(dòng)器的設(shè)計(jì)與制備技術(shù).pdf

1、鋯鈦酸鉛(Pb(Zr0.53Ti0.47)O3)薄膜因其優(yōu)異的介電、鐵電和壓電性能，成為制備MEMS傳感器和驅(qū)動(dòng)器的重要材料。為了改善Pb(Zr0.53Ti0.47)O3(PZT)的抗疲勞特性及電極與硅襯底的附著性，采用氧化物電極LaNiO3(LNO)來取代傳統(tǒng)Pt電極。并利用LaNiO3薄膜作為過渡層將PZT薄膜與金屬?gòu)?fù)合來拓寬PZT薄膜的應(yīng)用范圍。 采用溶膠-凝膠工藝在硅(Si)襯底及鈦(Ti)金屬基片上以LNO為底電極制備

2、PZT鐵電薄膜，研究LNO的晶化溫度、厚度及其前驅(qū)體溶膠濃度等對(duì)PZT薄膜微結(jié)構(gòu)和電性能的影響。結(jié)果表明當(dāng)LNO的晶化溫度為750℃，厚度為250 nm，LNO溶膠濃度為0.1 mol/L時(shí)PZT薄膜具有較好的結(jié)構(gòu)及電性能：對(duì)于Si和Ti基片1 kHz εr時(shí)分別為747和395.2，tanδ分別為0.03和0.038；在50 kV/cm時(shí)漏電流密度數(shù)量級(jí)為10-8A/cm2；Pr分別為16和26.8 μC/cm2，Ec分別55和99

3、kV/cm。相對(duì)Ti襯底，在Si襯底上以LNO為底電極制備的：PZT薄膜的介電常數(shù)較大、介電損耗較小、漏電流密度較小、矯頑場(chǎng)強(qiáng)較小，但剩余極化較小。 用ANSYS軟件設(shè)計(jì)了基于PZT薄膜的膜式微驅(qū)動(dòng)器，對(duì)其上電極結(jié)構(gòu)進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計(jì)，運(yùn)動(dòng)狀態(tài)進(jìn)行了仿真模擬。得到了膜式微驅(qū)動(dòng)器的最優(yōu)上電極為邊長(zhǎng)或直徑為2.16 mm的方形電極或圓形電極；其諧振基頻分別為25.06和25.22 kHz；在振幅為20 V，基頻的電壓下驅(qū)動(dòng)器位移為109