基于反铁电薄膜的双稳态MEMS面内驱动器集成技术研究

发布时间：2017-11-08 19:35

  本文关键词：基于反铁电薄膜的双稳态MEMS面内驱动器集成技术研究

  更多相关文章： MEMS 反铁电薄膜 双稳态 驱动器

【摘要】：在电场作用下,反铁电薄膜内部晶格发生相变,导致薄膜的体积变化,从而产生较大的非线性双稳态形变,并且相变时间很短。基于反铁电薄膜相变的响应速度快和非线性双稳态应变特性,结合微机电系统(MEMS)加工工艺,可实现反铁电薄膜与硅微器件的技术集成制造,将在大位移、快速响应和双稳态MEMS开关和数字位移型双稳态MEMS驱动器等领域具有应用前景。本论文运用溶胶.凝胶法(Sol-Gel)完成了(Pb0.97La0.02)(Zr0.9Sn0.05Ti0.05)O3 (PLZST)反铁电薄膜的制备,对其微结构进行了表征,并研究了它的相变行为和性能,然后结合MEMS技术设计并完成了反铁电式双稳态MEMS面内驱动器的集成制作,研究分析了该驱动器的运动性能。首先采用磁控溅射法在Si基底上制备了LaNiO3 (LNO)薄膜下电极,电学测试结果表明,LNO薄膜电阻率约为2mΩ·cm,电学性能良好,适合作为电极材料。然后利用溶胶-凝胶法在LNO/Si基底上制备PLZST反铁电薄膜,X射线衍射(XRD)表征结果显示PLZST反铁电薄膜呈钙钛矿相结构,扫描电子显微镜(SEM)观察结果显示PLZST反铁电薄膜表面平整,致密无裂纹。反铁电性能测试结果显示,反铁电薄膜的电场诱导极化曲线均呈双电滞回线,反铁电性能良好。通过溶胶-凝胶法在LNO/Si基底上制备了不同厚度的PLZST反铁电薄膜,所有薄膜均呈(120)的钙铁矿相,随着薄膜厚度的增加,剩余极化强度和介电常数均减小而电荷能量存储密度却增加这表明所有薄膜中同时存在反铁电相和铁电相,且随着厚度的增加,反铁电相逐渐增加而铁电相减少,这是由LNO薄膜约束引起的内在应力释放引起的。结合MEMS加工工艺,研究了PLZST/LNO薄膜的图形化技术,最终完成了反铁电薄膜MEMS驱动器的制作。最后,通过激光多普勒测速和频闪测速技术,测试分析了PLZST反铁电薄膜和PNZT铁电薄膜驱动的MEMS驱动器面外和面内运动情况,实现了具有阶跃性质的电压驱动的非线性双稳态面内位移和线性位移变化。
【学位授予单位】：北方工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TB383.2

【相似文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 肖定全;铁电薄膜,一个十分活跃的研究领域[J];材料导报;1993年05期

2 张鲁殷,胡晓君;铁电薄膜的制备及其在器件中的应用[J];山东科技大学学报(自然科学版);2002年02期

3 徐文彬;王德苗;董树荣;;铁电薄膜应用研究进展[J];材料导报;2004年10期

4 李俊峰;郑新芳;董春华;;铁电薄膜的制备工艺及发展趋势[J];化工时刊;2009年04期

5 李惠琴;刘敬松;;铁电薄膜及其在存储器件中的应用研究现状[J];材料导报;2009年S1期

6 张修丽;张燕妮;徐海生;刘长利;;有机铁电薄膜的研究进展[J];材料导报;2010年21期

7 赵梅瑜;;铁电薄膜及其器件应用[J];无机材料学报;1973年04期

8 包定华;用金属有机化合物制备铁电薄膜:工艺及进展[J];硅酸盐通报;1995年02期

9 沈效农,王弘;铁电薄膜导电过程与机理[J];功能材料;1996年04期

10 戴自璋;铁电薄膜材料的性能,应用和发展前景[J];化工新型材料;1997年06期

中国重要会议论文全文数据库 前10条

1 朱建国;肖定全;刘洪;朱基亮;;多层纳米铁电薄膜介电增强机理[A];TFC’09全国薄膜技术学术研讨会论文摘要集[C];2009年

2 周易春;;无铅铁电薄膜及其存储器的制备和失效行为[A];庆祝中国力学学会成立50周年暨中国力学学会学术大会’2007论文摘要集（下）[C];2007年

3 周益春;;存储器用铁电薄膜:制备,力学性能和失效[A];中国力学学会学术大会'2009论文摘要集[C];2009年

4 路晓艳;曹文武;;超薄铁电薄膜中临界厚度附近的压电效应及其稳定性[A];中国力学大会——2013论文摘要集[C];2013年

5 王彪;;纳米铁电薄膜及其相关材料相变性能的尺寸效应研究[A];第二届全国压电和声波理论及器件技术研讨会摘要集[C];2006年

6 田雪雁;徐征;;铁电薄膜退火方法的研究[A];第六届中国功能材料及其应用学术会议论文集（2）[C];2007年

7 蒋丽梅;周益春;杨娇;;铁电薄膜漏电流应变调控的热力学模拟[A];中国力学大会——2013论文摘要集[C];2013年

8 侯识华;宋世庚;郑应智;马远新;郑毓峰;;掺锰PLZT铁电薄膜的制备及其电学性质研究[A];第四届中国功能材料及其应用学术会议论文集[C];2001年

9 陈秀丽;刘来君;樊慧庆;;钛表面外延生长弛豫铁电薄膜水热工艺研究[A];第六届全国表面工程学术会议暨首届青年表面工程学术论坛论文集[C];2006年

10 朱信华;洪建明;李爱东;朱健民;吴迪;周舜华;李齐;刘治国;闵乃本;;层状钙钛矿铁电薄膜的层错结构研究[A];第十一次全国电子显微学会议论文集[C];2000年

中国博士学位论文全文数据库 前10条

1 蒋丽梅;挠曲电耦合下铁电薄膜电畴演变及应变调控[D];湘潭大学;2014年

2 陈辉;电极和结构过渡层对铁电薄膜介电及热释电性质的影响[D];哈尔滨工业大学;2008年

3 陈志辉;铁电薄膜制备及新型铁电存储器研究[D];复旦大学;2013年

4 张芹;铁电薄膜极化性质的理论研究[D];吉林大学;2011年

5 孙普男;铁电薄膜的静态特性及动态介电特性的结构过渡层效应[D];哈尔滨工业大学;2009年

6 贾建峰;多层铁电薄膜的制备及其电性能研究[D];兰州大学;2006年

7 陈宏伟;铁电薄膜材料及在介质移相器中的应用研究[D];电子科技大学;2010年

8 袁小武;钛酸铅镧钙系铁电薄膜的制备及其性能研究[D];四川大学;2005年

9 杨琼;存储器用铁电薄膜界面和应变效应的第一性原理研究[D];湘潭大学;2013年

10 郭惠芬;钙钛矿铁电薄膜的制备及其表面微区电学性质研究[D];河南大学;2010年

中国硕士学位论文全文数据库 前10条

1 邹宇宏;通过纳米颗粒掺杂及机械弯曲形变调控P(VDF-TrFE)铁电薄膜的电光性能[D];南京理工大学;2015年

2 王晓凤;基于铁电薄膜太阳能电池的性质研究[D];苏州大学;2015年

3 张鹏;锆钛酸铅铁电薄膜的光伏性能研究[D];苏州大学;2015年

4 李飞;掺杂PZT基铁电薄膜的制备及其光伏性能研究[D];哈尔滨工业大学;2015年

5 朱典全;微带天线加载BST铁电薄膜可重构技术研究[D];电子科技大学;2014年

6 欧欣;钛酸钡与铌酸钠钾薄膜中极化诱导的阻变行为研究[D];南京大学;2014年

7 林亚丽;PHT铁电薄膜的制备与性能研究[D];电子科技大学;2015年

8 李男男;P(VDF-TrFE)铁电薄膜的制备及性能表征[D];哈尔滨工业大学;2015年

9 吴诗捷;Hf_xZr_((1-x))O_2铁电薄膜的制备与电性能研究[D];电子科技大学;2015年

10 谭宇;铁电薄膜可调微带带通滤波器的研制[D];电子科技大学;2015年

，

本文编号：1158573