壓電材料的制備與壓電微納器件的研究.pdf

1、壓電材料的響應(yīng)速度快，靈敏度高，在各個(gè)領(lǐng)域擁有廣泛的應(yīng)用，而壓電纖維與壓電薄膜又有尺寸小，柔順性能優(yōu)的特點(diǎn)得到了大量的研究。本文主要研究了壓電纖維與壓電薄膜的制備過(guò)程，對(duì)獲得的薄膜進(jìn)行表征分析，確定成分，然后將壓電材料應(yīng)用到MEMS微納米器件當(dāng)中。本文的主要內(nèi)容及創(chuàng)新點(diǎn)如下:
　　1.研究了靜電紡絲法、溶膠凝膠法、濺射法制備的PZT壓電薄膜。靜電紡絲法制備了PZT纖維薄膜，實(shí)驗(yàn)設(shè)備自行搭建，采用了輔助電場(chǎng)以及平行板電極，并對(duì)改進(jìn)的

2、電場(chǎng)進(jìn)行了對(duì)比仿真分析，自行搭建的電場(chǎng)在收集板附近電極更大，獲得了取向較為一致的纖維，并對(duì)最終獲得的薄膜進(jìn)行了表征測(cè)試，結(jié)晶情況及表面情況都較好。溶膠凝膠法制備了PZT壓電薄膜，并改進(jìn)了制備工藝，能夠高效的獲得PZT膜，并且結(jié)晶情況很好，容易獲得(110)晶向的PZT薄膜。濺射法制備了PZT壓電薄膜，通過(guò)多次濺射的方法得到了壓電薄膜，并且有效的解決了薄膜開(kāi)裂的問(wèn)題且結(jié)晶效果良好。2.靜電紡絲法獲得了PZT單根納米纖維，并在此基礎(chǔ)上建立了

3、單根納米纖維諧振器模型，利用MEMS工藝制作了纖維收集器。通過(guò)理論計(jì)算、仿真分析、阻抗分析儀測(cè)試獲得了PZT單根納米纖維諧振器的頻率，且三個(gè)頻率之間的對(duì)比結(jié)果較好。3.設(shè)計(jì)了三軸壓電微加速度計(jì)的結(jié)構(gòu)及微制作工藝過(guò)程。通過(guò)分析壓電微加速度計(jì)的電荷靈敏度、電壓靈敏度及諧振頻率與結(jié)構(gòu)參數(shù)的關(guān)系，對(duì)壓電微加速度計(jì)的結(jié)構(gòu)進(jìn)行了優(yōu)化分析，并設(shè)計(jì)了正反對(duì)稱電極連接方式，能夠?qū)崿F(xiàn)三個(gè)方向加速度的檢測(cè)，且不存在串?dāng)_。優(yōu)化設(shè)計(jì)了三軸壓電微加速度計(jì)的微加工工