根據(jù)反鐵電薄膜在電場作用下產(chǎn)生的電致應變效應及其在微機電系統(tǒng)（MEMS）懸臂梁驅(qū)動器中的應用可知,反鐵電薄膜具有大位移、響應速度快,耗能少等優(yōu)點,這些優(yōu)點可以顯著提升MEMS薄膜驅(qū)動器的驅(qū)動性能,并可以實現(xiàn)非線性的位移。本論文根據(jù)反鐵電薄膜的這些特性提出一種以（Pb0.99Nb0.02）[（Zr0.85Sn0.13Ti0.02）]0.98O3（PNZST）反鐵電薄膜為驅(qū)動材料的反鐵電式MEMS薄膜驅(qū)動器。通過PNZST反鐵電薄膜的制備,研究分析了反鐵電材料的微結構、電學性能等特性,再結合MEMS加工工藝完成反鐵電式MEMS薄膜驅(qū)動器的集成制作,并對該MEMS薄膜驅(qū)動器的驅(qū)動性能進行測試分析。首先用射頻磁控濺射（RF）的方法在硅基底上濺射LaNiO3（LNO）下電極,再采用溶膠-凝膠（Sol-Gel）法在LNO/Si基底上制備不同層數(shù)的PNZST反鐵電薄膜并表征測試分析。X射線衍射儀（XRD）表征結果表明所有薄膜均呈現(xiàn)（120）/（002）晶面族的擇優(yōu)取向生長呈鈣鈦礦相結構。原子力顯微鏡（AFM）測試顯示表面粗糙度在30 nm左右,晶粒尺寸約為200 nm左右。鐵電測試結果表明PNZST... 

【文章來源】：北方工業(yè)大學北京市

【文章頁數(shù)】：63 頁

【學位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
第一章 緒論
    1.1 微機電系統(tǒng)簡介
    1.2 反鐵電材料
        1.2.1 反鐵電材料的特性
        1.2.2 反鐵電材料的應用
        1.2.3 PZT基反鐵電材料
    1.3 MEMS薄膜驅(qū)動器的研究進展
    1.4 反鐵電式MEMS薄膜驅(qū)動器的國內(nèi)外研究進展
    1.5 論文的研究內(nèi)容和意義
第二章 反鐵電式MEMS薄膜驅(qū)動器工作原理及理論分析
    2.1 反鐵電式MEMS薄膜驅(qū)動器結構和工作原理
        2.1.1 反鐵電式MEMS薄膜驅(qū)動器的結構
        2.1.2 反鐵電式MEMS薄膜驅(qū)動器工作原理
    2.2 反鐵電材料的電致應變理論分析
    2.3 MEMS薄膜驅(qū)動器變形理論
    2.4 MEMS薄膜驅(qū)動器的有限元仿真分析
    2.5 本章小結
第三章 PNZST反鐵電薄膜制備、結構表征及性能分析研究
    3.1 PNZST反鐵電薄膜的制備工藝
        3.1.1 PNZST反鐵電溶膠的制備
        3.1.2 PNZST反鐵電薄膜的制備
    3.2 PNZST反鐵電薄膜結構表征
    3.3 PNZST反鐵電薄膜電學性能
        3.3.1 PNZST反鐵電薄膜的鐵電性能
        3.3.2 PNZST反鐵電薄膜的儲能性能
        3.3.3 PNZST反鐵電薄膜的介電性能
        3.3.4 環(huán)境溫度對PNZST反鐵電薄膜鐵電、儲能和介電性能的影響
    3.4 本章小結
第四章 反鐵電式MEMS薄膜驅(qū)動器集成制作工藝研究
    4.1 反鐵電式MEMS薄膜驅(qū)動器工藝流程和版圖設計
        4.1.1 MEMS薄膜驅(qū)動器工藝流程設計
        4.1.2 MEMS薄膜驅(qū)動器光刻版圖設計
    4.2 MEMS薄膜驅(qū)動器的關鍵制作工藝
        4.2.1 光刻工藝
        4.2.2 刻蝕工藝
        4.2.3 LNO/Si薄膜的制備
        4.2.4 PNZST反鐵電薄膜的制備
        4.2.5 電極剝離加工工藝
        4.2.6 深硅刻蝕工藝
    4.6 本章小結
第五章 反鐵電式MEMS薄膜驅(qū)動器的性能測試分析
    5.1 反鐵電式MEMS薄膜驅(qū)動器的測試原理及方法
    5.2 反鐵電式MEMS薄膜驅(qū)動器頻率響應特性
        5.2.1 圓形平行板電極結構的反鐵電式MEMS薄膜驅(qū)動器
        5.2.2 叉指狀電極結構的反鐵電式MEMS薄膜驅(qū)動器
        5.2.3 反鐵電式MEMS薄膜驅(qū)動器的驅(qū)動電壓與位移的關系
    5.3 本章小結
第六章 結論與展望
    6.1 主要結論
    6.2 研究展望
參考文獻
在學期間的研究成果
致謝



本文編號：3127090