锆钛酸铅（PZT）薄膜横向压电系数高通量测试方法研究
发布时间：2021-05-18 13:18
高科技产品发展与更新速度的日益加快对新材料的研发速率提出了更高的要求。传统的材料研发方法可归结为“试错法”,即通过“提出假设-实验验证”的方式进行顺序迭代,筛选出目标材料。该研发方法周期较长,无法满足工业发展的需要。材料基因组技术的兴起为新材料的研发提供了新的思路与理念,通过高通量计算、高通量实验和大数据分析加速研发进程。高通量实验作为材料基因组技术承上启下的一环,其中心思想是将传统材料研发过程中采用的顺序迭代方式改为并行处理,从而提升材料的研发效率,在短时间内实现多组分样品的制备与表征。高通量表征技术涉及到材料的结构表征以及力学性能、热力学性能、电磁学性能等多种材料性能的表征。但是对于在微机电系统中广泛应用的薄膜压电材料,其力电耦合性能的高通量表征却鲜有研究。本文将针对锆钛酸铅（PZT）薄膜,研究其横向压电系数d31的高通量测试方案。设计压电薄膜横向压电系数测试方案,包括鼓泡法测试以及基于正、逆压电效应悬臂梁法测试。基于鼓泡法球帽模型,结合压电本构方程,建立含力电耦合项的鼓泡法测试理论模型,分析薄膜尺寸及外部气压与电压对于薄膜中心挠度以及应力的影响规律。结合悬臂梁振动集总参数模型以及...
【文章来源】：山东大学山东省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：85 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第1章 绪论
1.1 研究背景及意义
1.2 研究现状
1.2.1 压电系数测试方法
1.2.2 高通量表征方法
1.2.3 存在的主要问题
1.3 主要研究内容
第2章 横向压电系数测试方案
2.1 引言
2.2 鼓泡法测试方案
2.3 基于逆压电效应悬臂梁法测试方案
2.4 基于正压电效应悬臂梁法测试方案
2.5 本章小结
第3章 横向压电系数测试影响因素
3.1 引言
3.2 鼓泡法测试影响因素
3.3 基于逆压电效应悬臂梁法测试影响因素
3.4 基于正压电效应悬臂梁法测试影响因素
3.5 本章小结
第4章 横向压电系数测试试样设计
4.1 引言
4.2 鼓泡法测试试样设计
4.2.1 鼓泡薄膜制备方法
4.2.2 鼓泡薄膜结构设计
4.2.3 鼓泡薄膜尺寸优化
4.3 基于正压电效应悬臂梁法测试试样设计
4.3.1 压电悬臂梁制备方法
4.3.2 正压电悬臂梁结构设计
4.3.3 正压电悬臂梁尺寸优化
4.4 基于逆压电效应悬臂梁法测试试样设计
4.4.1 逆压电悬臂梁结构设计
4.4.2 逆压电悬臂梁尺寸优化
4.5 本章小结
第5章 悬臂梁法横向压电系数高通量测试
5.1 引言
5.2 高通量测试方案
5.3 阵列试样结构
5.4 本章小节
结论与展望
参考文献
攻读硕士学位期间发表的学术论文
致谢
学位论文评阅及答辩情况表
【参考文献】：
期刊论文
[1]材料基因组学的发展现状、研究思路与建议[J]. 李云琦,刘伦洋,陈文多,安立佳. 中国科学:化学. 2018(03)
[2]薄膜体声波传感器的有限元仿真与分析[J]. 马晓鑫,苏淑靖,耿子惠,吴永盛. 压电与声光. 2017(06)
[3]Zr/Ti比及Sr掺杂对PNN-PSN-PMN-PZT压电陶瓷性能的影响[J]. 张元松,王五松,褚涛,陈炳,戴昭波. 压电与声光. 2017(06)
[4]力电多场鼓包法测定PZT铁电薄膜的横向压电系数[J]. 何元东,孙长振,毛卫国,毛贻齐,张宏龙,陈彦飞,裴永茂,方岱宁. 材料导报. 2017(15)
[5]材料基因组计划与第一性原理高通量计算[J]. 范晓丽. 中国材料进展. 2015(09)
[6]动态谐振法测量纵向压电应变常数的不确定度评定[J]. 张瑞纹,何龙标,祝海江,杨平. 计量学报. 2015 (04)
[7]材料的高通量制备与表征技术[J]. 王海舟,汪洪,丁洪,项晓东,向勇,张晓琨. 科技导报. 2015(10)
[8]材料基因组计划及其实施进展研究[J]. 刘俊聪,王丹勇,李树虎,陈以蔚,魏化震. 情报杂志. 2015(01)
[9]材料基因组计划中的高通量实验方法[J]. 赵继成. 科学通报. 2013(35)
[10]鼓泡法试验薄膜力学行为的研究[J]. 张宁,聂璞林,李铸国,黄坚,陈秋龙,蔡珣. 力学季刊. 2010(01)
博士论文
[1]薄膜材料鼓包装置的研制及力学性能表征[D]. 王子菡.湘潭大学 2012
[2]基于双压电PZT薄膜单元的悬臂梁式微力传感器研究[D]. 刘梦伟.大连理工大学 2006
硕士论文
[1]基于共质量块悬臂梁阵列的微型压电振动能量收集器关键技术研究[D]. 张颖异.重庆大学 2016
[2]弹塑性薄膜材料力学性能鼓包测试模型研究[D]. 杨林.湘潭大学 2014
[3]压电陶瓷的纵向应变常数测量研究[D]. 张瑞纹.北京化工大学 2014
[4](100)、（110）硅片湿法各向异性腐蚀特性研究[D]. 李志伟.武汉理工大学 2008
[5]基于MEMS的压电型微能量采集器的研究[D]. 董璐.上海交通大学 2007
本文编号：3193860
【文章来源】：山东大学山东省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：85 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第1章 绪论
1.1 研究背景及意义
1.2 研究现状
1.2.1 压电系数测试方法
1.2.2 高通量表征方法
1.2.3 存在的主要问题
1.3 主要研究内容
第2章 横向压电系数测试方案
2.1 引言
2.2 鼓泡法测试方案
2.3 基于逆压电效应悬臂梁法测试方案
2.4 基于正压电效应悬臂梁法测试方案
2.5 本章小结
第3章 横向压电系数测试影响因素
3.1 引言
3.2 鼓泡法测试影响因素
3.3 基于逆压电效应悬臂梁法测试影响因素
3.4 基于正压电效应悬臂梁法测试影响因素
3.5 本章小结
第4章 横向压电系数测试试样设计
4.1 引言
4.2 鼓泡法测试试样设计
4.2.1 鼓泡薄膜制备方法
4.2.2 鼓泡薄膜结构设计
4.2.3 鼓泡薄膜尺寸优化
4.3 基于正压电效应悬臂梁法测试试样设计
4.3.1 压电悬臂梁制备方法
4.3.2 正压电悬臂梁结构设计
4.3.3 正压电悬臂梁尺寸优化
4.4 基于逆压电效应悬臂梁法测试试样设计
4.4.1 逆压电悬臂梁结构设计
4.4.2 逆压电悬臂梁尺寸优化
4.5 本章小结
第5章 悬臂梁法横向压电系数高通量测试
5.1 引言
5.2 高通量测试方案
5.3 阵列试样结构
5.4 本章小节
结论与展望
参考文献
攻读硕士学位期间发表的学术论文
致谢
学位论文评阅及答辩情况表
【参考文献】：
期刊论文
[1]材料基因组学的发展现状、研究思路与建议[J]. 李云琦,刘伦洋,陈文多,安立佳. 中国科学:化学. 2018(03)
[2]薄膜体声波传感器的有限元仿真与分析[J]. 马晓鑫,苏淑靖,耿子惠,吴永盛. 压电与声光. 2017(06)
[3]Zr/Ti比及Sr掺杂对PNN-PSN-PMN-PZT压电陶瓷性能的影响[J]. 张元松,王五松,褚涛,陈炳,戴昭波. 压电与声光. 2017(06)
[4]力电多场鼓包法测定PZT铁电薄膜的横向压电系数[J]. 何元东,孙长振,毛卫国,毛贻齐,张宏龙,陈彦飞,裴永茂,方岱宁. 材料导报. 2017(15)
[5]材料基因组计划与第一性原理高通量计算[J]. 范晓丽. 中国材料进展. 2015(09)
[6]动态谐振法测量纵向压电应变常数的不确定度评定[J]. 张瑞纹,何龙标,祝海江,杨平. 计量学报. 2015 (04)
[7]材料的高通量制备与表征技术[J]. 王海舟,汪洪,丁洪,项晓东,向勇,张晓琨. 科技导报. 2015(10)
[8]材料基因组计划及其实施进展研究[J]. 刘俊聪,王丹勇,李树虎,陈以蔚,魏化震. 情报杂志. 2015(01)
[9]材料基因组计划中的高通量实验方法[J]. 赵继成. 科学通报. 2013(35)
[10]鼓泡法试验薄膜力学行为的研究[J]. 张宁,聂璞林,李铸国,黄坚,陈秋龙,蔡珣. 力学季刊. 2010(01)
博士论文
[1]薄膜材料鼓包装置的研制及力学性能表征[D]. 王子菡.湘潭大学 2012
[2]基于双压电PZT薄膜单元的悬臂梁式微力传感器研究[D]. 刘梦伟.大连理工大学 2006
硕士论文
[1]基于共质量块悬臂梁阵列的微型压电振动能量收集器关键技术研究[D]. 张颖异.重庆大学 2016
[2]弹塑性薄膜材料力学性能鼓包测试模型研究[D]. 杨林.湘潭大学 2014
[3]压电陶瓷的纵向应变常数测量研究[D]. 张瑞纹.北京化工大学 2014
[4](100)、（110）硅片湿法各向异性腐蚀特性研究[D]. 李志伟.武汉理工大学 2008
[5]基于MEMS的压电型微能量采集器的研究[D]. 董璐.上海交通大学 2007
本文编号：3193860
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