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锆钛酸铅(PZT)压电薄膜是由铅(Pb)、锆(Zr)、钛(Ti)三种元素组成具有ABO3型钙钛矿结构的化合物,具有优良的压电、铁电、介电和热释电等性能,被广泛应用于微电子学、光电子学、微电子机械系统等领域,它是一种重要的功能性薄膜材料。本文针对微能量收集器对PZT薄膜的要求,研究溶胶凝胶法制备PZT薄膜的各个环节,解决了PZT薄膜的龟裂问题,制备出1~3.5微米厚的无龟裂的PZT薄膜,微结构分析表明PZT薄膜是以(110)晶向为主的钙钛矿结构。本文的主要研究工作包括下面几个方面:
①研究溶胶-凝胶法制备PZT压电薄膜的工艺流程,主要包括:PZT前驱体溶胶的配制、涂胶工艺、热处理工艺、薄膜的极化等,并对工艺参数进行优化,以得到高质量的PZT薄膜;
②研究了PZT薄膜制备过程中的表征方法,利用红外谱确定PZT前驱体溶液中分子基团,利用这些信息为改善溶胶配制条件提供参考;利用X射线衍射确定PZT薄膜的晶向;利用扫描电镜观察PZT薄膜的形貌;利用台阶仪测试PZT薄膜的厚度;
⑨在PZT薄膜图形化的方面,对湿法腐蚀方法进行了较详细的研究,讨论了三种腐蚀液图形化的效果,结果显示第一种腐蚀液的效果最好,腐蚀界面整齐,对PZT。薄膜的腐蚀速率约为4.3nm/sec。
④研究PZT薄膜压电性能测试微结构制作方法和工艺流程,为制作基于PZT薄膜的MEMS器件打下较好的基础。
本文虽然在PZT薄膜的溶胶凝胶法的制备、表征、图形化方面做了一些工作,但还存在一些不足,对我们的工作加以总结,希望为今后的工作提供有益的借鉴。