用于压电能量收集器的PZT薄膜的研究
发布时间：2020-12-16 17:48
随着微纳米工艺（MEMS/NEMS）技术的不断发展,无线传感网络节点、可穿戴便携式微型电子设备的广泛应用,对微型化供能技术提出了新的挑战。在目前的能量收集技术研究中,压电式能量收集技术受到了广泛的关注和研究;锆钛酸铅（PZT）材料以其优越的介电、铁电、压电性能,被广泛应用于压电式能量收集器的制备。因此研制更为高效和适用于环境的压电振动能量收集器的关键点,在于PZT压电薄膜性能的提升和结合各种环境下的振源设计能量收集器的结构来提高其输出,以满足微型电子设备的供能需求。本文结合PZT压电薄膜和压电能量收集器的研究现状,对PZT压电薄膜性能的提升进行了研究,采用乙酸调控和改变衬底与退火温度的方法制备了不同的PZT压电薄膜,并对所制备的PZT压电薄膜进行了表征。基于所制备的PZT压电薄膜,分别设计和制作了硅基与柔性基底两种压电能量收集器,以适配不同应用环境的微电子器件的供能需求。采用溶胶凝胶法,配制了不同乙酸含量的PZT溶胶凝胶前驱体溶液,研究其对薄膜的结构和性能的影响。结果表明:调节PZT前驱体溶液的乙酸含量可以影响PZT（110）晶向的取向度,进而影响PZT压电薄膜的性能。添加15ml乙酸...
【文章来源】：大连理工大学辽宁省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：74 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
1 绪论
1.1 引言
1.2 PZT薄膜的结构性质与研究现状
1.2.1 PZT材料的结构与性质
1.2.2 PZT薄膜研究现状
1.3 压电能量收集器的基本原理与研究现状
1.3.1 压电能量收集器的基本原理
1.3.2 压电能量收集器的研究现状
1.4 本文的研究意义与研究内容
2 PZT薄膜的制备与表征方法
2.1 PZT薄膜的制备
2.2 PZT薄膜的表征方法
2.2.1 PZT薄膜结构的表征方法
2.2.2 PZT薄膜电学性能的表征方法
2.3 本章小结
3 乙酸调控的PZT薄膜的制备与表征
3.1 乙酸调控的PZT薄膜的制备
3.2 乙酸调控的PZT薄膜的表征
3.2.1 乙酸调控的PZT薄膜结构的表征
3.2.2 乙酸调控的PZT薄膜电学性能的表征
3.3 本章小结
4 PZT薄膜生长的影响因素的研究
4.1 绝缘层和退火温度交叉实验的设计
4.2 绝缘层和退火温度对PZT薄膜结构的影响
4.3 绝缘层和退火温度对PZT薄膜电学性能的影响
4.4 本章小结
5 压电能量收集器的研制
5.1 硅基压电能量收集器的研制
5.1.1 硅基双端梁压电能量收集器的设计与制作
5.1.2 非线性振动特性理论分析
5.1.3 硅基双端梁压电能量收集器的性能测试
5.2 柔性压电能量收集器的探究
5.2.1 柔性压电能量收集器的结构设计
5.2.2 柔性压电能量收集器的工艺探究
5.3 本章小结
结论
参考文献
攻读硕士学位期间发表学术论文情况
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]原子力显微镜的基本原理及应用[J]. 赵春花. 化学教育(中英文). 2019(04)
[2]晶体X射线衍射模型和布拉格方程的一般推导[J]. 胡建民,王蕊,王春婷,张超,王月媛. 大学物理. 2015(03)
[3]宽频带微型压电式振动发电机的设计[J]. 于慧慧,温志渝,温中泉,贺学锋. 传感技术学报. 2010(05)
[4]X射线衍射原理及在材料分析中的应用[J]. 李霞,滕晓云. 物理通报. 2008(09)
[5]杜芬振子阵列实现弱正弦信号频率检测[J]. 李瑜,章新华,肖毅,华阳,杨章首. 系统仿真学报. 2006(09)
[6]钛酸丁酯乙酸钡溶胶系统中的化学机制[J]. 周方桥,梁鸿东,陈志雄. 华中科技大学学报(自然科学版). 2003(02)
[7]扫描电子显微镜和X射线显微分析原理及在镀层测试上的应用[J]. 闫洪. 机电元件. 1994(03)
博士论文
[1]钙钛矿型铁电材料电子结构及物理性质研究[D]. 杨新建.中国石油大学 2009
[2]环境振动驱动微型压电发电装置的关键技术研究[D]. 杜小振.大连理工大学 2008
硕士论文
[1]固支梁宽频压电振动能量收集器的研制[D]. 虞梦琳.大连理工大学 2018
[2]两端固支梁压电振动能量收集器的研究[D]. 刘兵.大连理工大学 2017
[3]PZT薄膜漏电性能研究[D]. 周冬.电子科技大学 2016
[4]新型微米级压电振动能量采集器的制备及测试[D]. 张群英.大连理工大学 2015
[5]PZT薄膜的制备、表征及图形化研究[D]. 王克园.重庆大学 2012
[6]压电薄膜特性参数测量研究[D]. 张小军.大连理工大学 2006
本文编号：2920533
【文章来源】：大连理工大学辽宁省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：74 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
1 绪论
1.1 引言
1.2 PZT薄膜的结构性质与研究现状
1.2.1 PZT材料的结构与性质
1.2.2 PZT薄膜研究现状
1.3 压电能量收集器的基本原理与研究现状
1.3.1 压电能量收集器的基本原理
1.3.2 压电能量收集器的研究现状
1.4 本文的研究意义与研究内容
2 PZT薄膜的制备与表征方法
2.1 PZT薄膜的制备
2.2 PZT薄膜的表征方法
2.2.1 PZT薄膜结构的表征方法
2.2.2 PZT薄膜电学性能的表征方法
2.3 本章小结
3 乙酸调控的PZT薄膜的制备与表征
3.1 乙酸调控的PZT薄膜的制备
3.2 乙酸调控的PZT薄膜的表征
3.2.1 乙酸调控的PZT薄膜结构的表征
3.2.2 乙酸调控的PZT薄膜电学性能的表征
3.3 本章小结
4 PZT薄膜生长的影响因素的研究
4.1 绝缘层和退火温度交叉实验的设计
4.2 绝缘层和退火温度对PZT薄膜结构的影响
4.3 绝缘层和退火温度对PZT薄膜电学性能的影响
4.4 本章小结
5 压电能量收集器的研制
5.1 硅基压电能量收集器的研制
5.1.1 硅基双端梁压电能量收集器的设计与制作
5.1.2 非线性振动特性理论分析
5.1.3 硅基双端梁压电能量收集器的性能测试
5.2 柔性压电能量收集器的探究
5.2.1 柔性压电能量收集器的结构设计
5.2.2 柔性压电能量收集器的工艺探究
5.3 本章小结
结论
参考文献
攻读硕士学位期间发表学术论文情况
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]原子力显微镜的基本原理及应用[J]. 赵春花. 化学教育(中英文). 2019(04)
[2]晶体X射线衍射模型和布拉格方程的一般推导[J]. 胡建民,王蕊,王春婷,张超,王月媛. 大学物理. 2015(03)
[3]宽频带微型压电式振动发电机的设计[J]. 于慧慧,温志渝,温中泉,贺学锋. 传感技术学报. 2010(05)
[4]X射线衍射原理及在材料分析中的应用[J]. 李霞,滕晓云. 物理通报. 2008(09)
[5]杜芬振子阵列实现弱正弦信号频率检测[J]. 李瑜,章新华,肖毅,华阳,杨章首. 系统仿真学报. 2006(09)
[6]钛酸丁酯乙酸钡溶胶系统中的化学机制[J]. 周方桥,梁鸿东,陈志雄. 华中科技大学学报(自然科学版). 2003(02)
[7]扫描电子显微镜和X射线显微分析原理及在镀层测试上的应用[J]. 闫洪. 机电元件. 1994(03)
博士论文
[1]钙钛矿型铁电材料电子结构及物理性质研究[D]. 杨新建.中国石油大学 2009
[2]环境振动驱动微型压电发电装置的关键技术研究[D]. 杜小振.大连理工大学 2008
硕士论文
[1]固支梁宽频压电振动能量收集器的研制[D]. 虞梦琳.大连理工大学 2018
[2]两端固支梁压电振动能量收集器的研究[D]. 刘兵.大连理工大学 2017
[3]PZT薄膜漏电性能研究[D]. 周冬.电子科技大学 2016
[4]新型微米级压电振动能量采集器的制备及测试[D]. 张群英.大连理工大学 2015
[5]PZT薄膜的制备、表征及图形化研究[D]. 王克园.重庆大学 2012
[6]压电薄膜特性参数测量研究[D]. 张小军.大连理工大学 2006
本文编号：2920533
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