壓電半導(dǎo)體材料兼具壓電性質(zhì)和半導(dǎo)體特性,已廣泛應(yīng)用在機(jī)電設(shè)備、智能器件中。極化處理是壓電半導(dǎo)體材料制備及構(gòu)件設(shè)計中的關(guān)鍵工藝,直接影響著其壓電性能。同時,在壓電半導(dǎo)體器件使用過程中,不可避免的會涉及到與金屬電極的接觸。不同的接觸類型對應(yīng)不同的邊界條件,而邊界條件對壓電半導(dǎo)體多場分析至關(guān)重要。針對上述兩方面內(nèi)容,本文主要工作如下:1.研制多樣性的極化實驗裝置,實現(xiàn)了對壓電半導(dǎo)體材料的極化處理。利用該裝置對GaN壓電半導(dǎo)體進(jìn)行了極化處理,并對極化后材料的性能進(jìn)行了系統(tǒng)研究,結(jié)果發(fā)現(xiàn):1)極化使GaN具備了壓電性能,改變了材料本身的力電性能參數(shù);2)極化顯著提高了壓電半導(dǎo)體的導(dǎo)電能力;3)極化改變了GaN壓電半導(dǎo)體的彎曲強度。2.根據(jù)探針法測試原理,設(shè)計了一種快速測試金屬-半導(dǎo)體接觸類型及接觸電阻的實驗裝置。利用該裝置判定了燒結(jié)型金屬Ag電極和GaN的接觸類型。實驗結(jié)果表明,無論GaN是否極化,與Ag的接觸類型均為肖特基接觸;同時,根據(jù)該裝置測試的材料的I-V特性,進(jìn)一步驗證了極化與壓電半導(dǎo)體電流傳輸性能間的關(guān)聯(lián)。

【文章頁數(shù)】：69 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

圖2.1壓電材料在極化過程的電疇變化示意圖

使得晶粒內(nèi)的電疇只能在一定程度上按原外加電場方向取向，如圖2.1（c），此時，材料內(nèi)部的極化強度不再為零[81]。這種極化強度，稱被為剩余極化。

圖2.3多工位夾持裝置三維設(shè)計圖

根據(jù)實際中常見的PZT壓電陶瓷的極化條件，要求夾具裝置耐高溫，能固定不同形狀尺寸的試樣，同時可對多個試樣及不同方向進(jìn)行極化。為此，設(shè)計一種新的多工位夾持裝置，其三維設(shè)計圖如圖2.3所示。圖2.3多工位夾持裝置三維設(shè)計圖

圖2.4多工位夾持裝置

極化壓頭及裝夾工位的數(shù)量可根據(jù)實際極化需求適當(dāng)增加或減少，本實驗每次極化3個試樣，選擇3個極化壓頭和裝夾工位，能夠滿足高45mm內(nèi)試樣的極化。根據(jù)設(shè)計要求，夾持裝置如圖2.4所示。圖2.4多工位夾持裝置

圖2.5加熱及保溫結(jié)構(gòu)示意圖

[89]。圖2.5加熱及保溫結(jié)構(gòu)示意圖2.3.3多通道高壓電源圖2.6是極化裝置中的多通道高壓電源。從圖中可以看出，耐壓儀導(dǎo)線連接高壓電源，給極化提供電壓，其余輸出線分別連接到三個夾持工位上，對應(yīng)連接試樣。

本文編號：3918258