本文選題：高溫聲表面波傳感器 + LGS薄膜��； 參考：《電子科技大學(xué)》2016年碩士論文

【摘要】：聲表面波傳感器由于具有易小型化、抗輻射能力強、可靠性高等優(yōu)點,從而被廣泛研究并應(yīng)用于溫度傳感、壓力傳感、氣體傳感等領(lǐng)域。在高溫的惡劣環(huán)境中,聲表面波傳感器要能正常工作,就要求制作高溫聲表面波器件所需要的壓電材料具有高的溫度穩(wěn)定性和化學(xué)穩(wěn)定性。硅酸鎵鑭(La3Ga5SiO14,LGS)是一種新型的性能優(yōu)異的壓電材料,其機電耦合系數(shù)是石英的2~3倍,同時還具有良好的溫度穩(wěn)定性和化學(xué)穩(wěn)定性,從室溫到熔點(1470℃)之間無相變。而隨著器件小型化、集成化的發(fā)展,需要將壓電材料薄膜化。因此,本文開展溶膠凝膠法制備LGS薄膜的研究,對于研究新型耐高溫薄膜聲表面波傳感器具有重要的意義。首先,本文利用溶膠凝膠法進(jìn)行制備LGS薄膜的初步探索,采用相同工藝分別在硅基片與藍(lán)寶石基片上沉積LGS薄膜。結(jié)果表明:退火溫度高于1100℃時LGS薄膜才會結(jié)晶,而在此溫度下,硅基片表面的SiO2會重新結(jié)晶,不適用于LGS薄膜的制備,而在藍(lán)寶石基片表面可成功制備出化學(xué)計量比非常準(zhǔn)確的LGS薄膜。其次,本文系統(tǒng)研究了熱處理溫度和時間、檸檬酸添加量和干燥溫度對藍(lán)寶石基片上沉積的LGS薄膜質(zhì)量的影響。結(jié)果表明:LGS薄膜結(jié)晶的最低溫度為1100℃,最佳退火溫度為1200℃;熱處理時間超過3 h后LGS薄膜的結(jié)晶程度基本上不再變化;當(dāng)檸檬酸添加量為La(NO3)3·6H2O和Ga(NO3)3物質(zhì)量總和的2倍時制備得到的LGS薄膜結(jié)晶程度最好;干燥溫度對薄膜質(zhì)量的影響非常大,本文提出一種交叉熱處理工藝(200℃干燥1 h+300℃干燥1 h+…)可以制備出(110)擇優(yōu)取向且致密的LGS薄膜。最后,在交叉熱處理工藝的基礎(chǔ)上,研究了溶膠的濃度對LGS薄膜晶粒尺寸和粗糙度RMS的影響,結(jié)果表明,晶粒的尺寸隨著溶膠濃度的增加而變大,三種濃度0.1 mol/L,0.2 mol/L和0.3 mol/L溶膠的RMS分別為11.8 nm,28.2 nm和35.4nm。最終確定了制備LGS薄膜的優(yōu)化工藝,即溶膠濃度為0.1 mol/L、檸檬酸酸添加量為La(NO3)3·6H2O和Ga(NO3)3物質(zhì)量總和的2倍、干燥工藝為交叉熱處理工藝、高溫?zé)崽幚頊囟葹?200℃,熱處理時間為3 h。在此優(yōu)化工藝下,還開展了以乙二醇為溶劑的溶膠凝膠法制備LGS薄膜的探究,結(jié)果表明,制備得到的LGS薄膜沒有擇優(yōu)取向,且薄膜不夠致密,說明上述優(yōu)化工藝僅適合以乙醇為溶劑的溶膠凝膠法,而對于以乙二醇為溶劑,其優(yōu)化工藝還要進(jìn)一步的研究。
[Abstract]:Surface acoustic wave sensor has been widely studied and applied in temperature sensing, pressure sensing, gas sensing and other fields because of its advantages of easy miniaturization, strong radiation resistance and high reliability. In order to work normally, the piezoelectric materials needed to fabricate high temperature saw devices are required to have high temperature stability and chemical stability in the harsh environment of high temperature. Lanthanum silicate La3Ga5SiO14LGS) is a new type of piezoelectric material with excellent performance. Its electromechanical coupling coefficient is 2 ~ 3 times that of quartz. At the same time, it has good temperature stability and chemical stability, and there is no phase transition between room temperature and melting point (1470 鈩，

本文編號：1919815