Пьезоэлектрические материалы - это функциональные материалы, которые реализуют преобразование между механической энергией и электрической энергией (2)

Метод подготовки пьезоэлектрической пленки

Методы приготовления пьезоэлектрических тонких пленок являются в основном традиционные методы вакуумного покрытия, включая покрытие вакуумного испарения, покрытие для распыления, химическое осаждение пара приготовлено в толщине 0 ~ 18 мкм, новый метод соль-геля, гидротермальный метод, метод электрофоретического осаждения готовится. 10-100 мкм пьезоэлектрический пленочный материал.

Толстая пьезоэлектрическая пленка обычно относится к пьезоэлектрической пленке Пьезоэлектрическое полушарие датчикаwэто толщина от 10 до 100 мкм. По сравнению с тонкой пленкой, его пьезоэлектрические и сегнетоэлектрические свойства меньше влияют на границу и поверхность; Из -за его относительно большой толщины этот вид материала также может генерировать большую движущую силу и имеет более широкую рабочую частоту; По сравнению с объемным материалом его рабочее напряжение низкое, частота использования высока, и оно совместимо с полупроводниковыми процессами.

1. Паккуумное испарение покрытие

Вакуумное испарение покрытие состоит из испарения вещества путем нагрева и осаждения его на твердой поверхности, которая называется испарительным покрытием. Этот метод был впервые предложен М. Фарадеем в 1857 году, и модернизация стала одной из широко используемых технологий покрытия.

Вакуумное покрытие включает в себя следующие три основных процесса:

(1) Процесс нагрева и испарения, включая процесс окантовки от конденсированной фазы до газовой фазы (твердая фаза или жидкая фаза → Фаза газовой основы). Каждое испаряющее вещество имеет различное насыщенное давление паров при разных температурах. При выпаривании соединения его компоненты реагируют, и некоторые из них попадают в пространство испарения в газообразном состоянии или паре.

(2) Транспортировка испаренных атомов или молекул между источником испарения и субстратом, а также процесс полета этих примеров в атмосфере окружающей среды. Количество столкновений с остаточными молекулами газа в вакуумной камере во время полета зависит от среднего свободного пути испаренных атомов и расстояния от источника испарения до подложки, часто называемого расстоянием исходной основы.

(3) Процесс осаждения испаренных атомов или молекул на поверхности субстрата и конденсация пара, зарождение, ядерный рост и образование непрерывной пленки. Поскольку температура субстрата намного ниже, чем температура источника испарения, процесс фазового перехода молекул отложения на поверхности субстратаПьезоэлектрический преобразователь пьезоэлектрикабудет происходить непосредственно от газовой фазы до твердой фазы ....

Когда вещество испаряется, важно знать насыщенное давление паров, скорость испарения и средний свободный путь испаренных молекул. Есть три типа источников испарения.

① -резистентность нагрева Источник: изготовлен из рефрактерных металлов, таких как вольфрамовый и тантал, изготовленный из фольги или нити, проходящего тока, чтобы нагреть материал испарения над ним или помещен в тиг (источник нагрева сопротивления в основном используется для испарения CD, PB, Ag, Al , Cu, Cr, Au, Ni и другие материалы.

② Высокочастотный индукционный нагрев Источник: нагрев тигель и испаряющийся материал с помощью высокочастотного индукционного тока.

③ Источник нагрева электронного луча: подходит для материалов с высокой температурой испарения (не менее 2000), то есть бомбардировка материала с помощью электронного луча, чтобы он испарился.

Чтобы нанести молокористаллическую пленку с высокой точкой, можно использовать молекулярную эпитаксию луча. Столетная печь оснащена источником молекулярного луча. Когда он нагревается до определенной температуры при сверхвысокой вакууме,Пьезовый диск датчикЭлементы в печи направляются на подложку в качестве луча молекулярного потока. Подложка нагревается до определенной температуры, молекулы, нанесенные на подложку, могут мигрировать, а кристаллы выращивают в порядке решетки субстрата. Метод эпитаксии молекулярного луча может получить монокристаллическую пленку с высокой чистотой соединением с необходимым стехиометрическим соотношением, а пленка становится самым медленным. Скорость может контролироваться при 1 единичном слое/секунду. Контролируя перегородку, могут быть сделаны однократные пленки из пьесы кристалля с желаемой композицией и структурой. Эпитаксия молекулярного луча широко используется для изготовления различных оптических интегрированных устройств и различных пленок структуры сверхрешительности

2. Паккуумное распылительное покрытие

Пример с кинетической энергией более нескольких сотен электронных вольт или ионо -луча бомбардирует твердое поверхность, так что атомы, близкие к твердой поверхности Анкет Это явление называется распылением. Феномен распыления включает в себя сложный процесс рассеяния и сопровождается различными механизмами переноса энергии.

Обычно считается, что этот процесс является в основном так называемым каскадным процессом столкновения, то есть падающим ионами упруго сталкивается с атомами-мишень исходная позиция, а также дальнейшие и близлежащие атомы сталкиваются. Когда этот каскад столкновения достигает поверхности атома цели, так что атомы получают энергию выше энергии связывания поверхности, эти атомы покинут поверхность атома цели и попадают в вакуум. Теперь больше исследований по покрытию распыления - это магнетроновое покрытие. Магнетроновое распыление состоит в том, чтобы выполнить высокоскоростное распыление под низким давлением, и необходимо эффективно увеличить скорость ионизации газа. Внедряя магнитное поле на целевой поверхности катода, магнитное поле используется для сдержания заряженных частиц для увеличения плотности плазмы для увеличения скорости расщепления. Используйте внешнее магнитное поле, чтобы захватить электроны, расширить и сдерживать путь движения электронов, увеличить скорость ионизации и увеличить скорость покрытия.

4. Метод нового решения геля

Новый метод Sol-Gel состоит в том, чтобы добавить приготовленный порошок (такую ​​же композицию, что и Sol) в SOL, а затем добавить определенный органический растворитель в раствор в качестве диспергатора и добавить другие органические растворители для корректировки вязкости и pH решение. Непрерывная ультразвуковая вибрация диспергирует нано-пальто в растворе и, наконец, получает равномерное порошковое раствор и откладывает требуемую пленку на подложке методом Sol-Gel. В этом процессе осаждения частицы порошка действуют как кристаллы семян.

Таким образом, может быть произведена толстая пленка с толщиной десятков микрон. Это избегает проблемы растрескивания или даже пленки, вызванной толстой пленкой, приготовленной традиционным методом Sol-Gel. Приготовленные толстые пленки компоненты равномерно смешаны и с высокой чистотой и которые не требуют высокотемпературного спекания. Полученная толстая пленка совместима с процессом полупроводниковой подготовки. И оборудование простое, стоимость низкая, а мембранная состав можно контролировать, поэтому этот метод в настоящее время используется чаще.

5. Гидротермальный метод

Гидротермальный метод относится к использованию водного раствора в качестве реакционной среды в специально изготовленном замкнутом реакционном сосуде (автоклав). При нагревании реакционного сосуда создается высокотемпературная реакционная среда высокого давления, так что обычно нерастворимые или нерастворимые вещества растворяются и перекристаллизуются. Толстая пленка, приготовленная этим методом, состоит в том, чтобы стехиометрически смешивать некоторые соединения в толстой пленке, которые будут подготовлены в насыщенный раствор в определенной щелочной среде, и отрегулируйте значение pH. После этого раствор переносится в автоклав, и определенная толщина может выращивать на подложке после определенного времени реакции.

Гидротермальная подготовка толстых пленок имеет много преимуществ:

① Процесс завершается в жидкой фазе за один раз, и термообработка после кристаллизации не требуется, что позволяет избежать дефектов, таких как растрескивание, зерновое, реакция с субстратом или атмосферу, которые могут быть вызваны во время процесса термообработки;

②inorganic Materials используются в качестве предшественников, а вода используется в качестве реакционной среды. Сырье легко доступно, что снижает стоимость подготовки к пленку и имеет меньшее загрязнение окружающей среды;

③ Оборудование простое, и температура гидротермальной обработки низкая, что позволяет избежать интердиффузии компонентов пленки и субстрата до и после гидротермальной обработки. Полученный фильм имеет высокую чистоту и хорошую однородность. Кроме того, когда этот метод используется для приготовления толстых пленок, толстые пленки могут быть осаждены на поверхностях субстрата различных сложных форм. Полученные толстые пленки имеют определенные преимущества спонтанной поляризации, низкого гистерезиса и хорошей связи с субстратами. Анкет В настоящее время этот метод привлекает все больше и больше внимания.

6. Метод электрофоретического осаждения

Электрофоретическое осаждение (EPD) относится к диспергированию приготовленного тонкого порошка с той же композицией, что и толстая пленка в суспензии, образуя суспензию с различными концентрациями, и регулирует значение pH суспензии с помощью кислотного раствора. Стабильная подвеска получается посредством ультразвуковой дисперсии и магнитного перемешивания, а при постоянном давлении заряженные частицы направляются направо под действием электрического поля, получая тем самым толстую пленку с определенной толщиной. Толстая пленка, подготовленная этим методом Анкет