高性能PZT壓電厚膜及MEMS微驅(qū)動器技術(shù)研究

曹茂盛,路 冉,趙全亮,劉紅梅,邱成軍,袁 杰

(1.北京理工大學(xué) 材料學(xué)院,北京 100081;2.黑龍江大學(xué) 電子信息工程學(xué)院,哈爾濱 150080;3.中央民族大學(xué) 信息工程學(xué)院,北京 100081)

0 引 言

壓電材料是一種能夠?qū)崿F(xiàn)機(jī)械能-電能轉(zhuǎn)換的功能材料,廣泛應(yīng)用在換能器、驅(qū)動器、傳感器及智能結(jié)構(gòu)器件中。隨著微電子技術(shù)的發(fā)展,特別是微電子機(jī)械系統(tǒng) (MEMS)的出現(xiàn),智能結(jié)構(gòu)器件的尺寸越來越小,其特征尺寸達(dá)到μm甚至nm量級。作為實(shí)現(xiàn)機(jī)械能-電能轉(zhuǎn)換的壓電材料,壓電MEMS器件已越來越引起人們的關(guān)注,在壓電MEMS器件中,由于器件尺寸和制作工藝的限制,傳統(tǒng)的體型壓電材料已不適合應(yīng)用于 MEMS器件,而壓電薄膜材料成為最合適的選擇。其中,PZT基壓電薄膜材料以其壓電性能強(qiáng)、介電常數(shù)高、穩(wěn)定性好等優(yōu)異性能,成為當(dāng)今發(fā)展最快的壓電材料。

然而,PZT薄膜的壓電驅(qū)動力還偏小,這限制了其在壓電 MEMS器件中的應(yīng)用。為了提高PZT薄膜的壓電驅(qū)動力,近年來發(fā)展了厚度＞1 μm的PZT厚膜技術(shù)。研究發(fā)現(xiàn)PZT厚膜具有體型PZT壓電陶瓷材料的良好性能,如壓電性能強(qiáng)、輸出信號高、使用頻率范圍寬等;而且 PZT厚膜還兼顧PZT薄膜的特點(diǎn),即工作電壓低、尺寸小、質(zhì)量輕、易于同MEMS技術(shù)兼容等。

目前,制備PZT基薄膜和厚膜的主要方法有：射頻磁控濺射法 (RF)[1-2]、脈沖激光沉積(PLD)[3]、金屬有機(jī)化學(xué)氣相沉積(MOCVD)[4]、溶膠-凝膠法(Sol-Gel)[5-10]、絲網(wǎng)印刷[11-12]、化學(xué)溶液沉積法(CSD)[13]等。其中,溶膠-凝膠法成膜組分均勻可控、易于大面積成膜、低成本、易與MEMS技術(shù)兼容,被認(rèn)為是制備PZT厚膜最有潛力的方法之一[14]。但是,溶膠-凝膠法制備的PZT厚膜也存在一些問題,例如,厚膜基體中很容易產(chǎn)生大量的微孔和微裂紋,這些微孔和微裂紋會降低厚膜的密度,使其電學(xué)性能降低。而且,壓電厚膜在工作產(chǎn)生形變時造成微裂紋擴(kuò)展,會導(dǎo)致材料提前失效。

為了減少溶膠-凝膠法在PZT厚膜制備中產(chǎn)生的微孔和微裂紋,通常在PZT厚膜基體中摻入有機(jī)高分子溶劑或顆粒增強(qiáng)相,來改善 PZT厚膜的力學(xué)和電學(xué)性能,相關(guān)研究已經(jīng)取得了進(jìn)展。本文介紹了幾種典型的壓電厚膜制備方法,包括PZT壓電厚膜、取向PZT壓電厚膜、PZT納米粉體增強(qiáng)PZT壓電厚膜(0-3復(fù)合PZT厚膜)[15-18,7]、添加 ZnO 四針體的 PZT 壓電厚膜[19-20](ZnOw-PZT),并介紹了無閥型 MEMS壓電型微泵、V型閥式壓電MEMS微泵、壓電懸臂梁和三壓電懸臂驅(qū)動的懸浮膜片式MEMS微鏡的性能與技術(shù)特點(diǎn)。

1 實(shí)驗(yàn)過程

1.1 (100)取向的PZT壓電復(fù)合厚膜

將鈦酸四丁酯溶液和硝酸鋯的乙二醇單甲醚溶液混合攪拌澄清,再加入蒸餾后的乙酸鉛冰醋酸溶液,共同在80℃下回流攪拌2 h后,再加入 PVP的乙二醇單甲醚溶液,80℃下回流攪拌1 h形成淡黃色澄清PZT溶膠。在制備工藝中通過控制溶液的pH值(3左右)來控制水解速度。其中,Pb∶Zr∶Ti∶PVP=1.1∶0.52∶0.48∶1,多余的10%乙酸鉛是用于補(bǔ)償PZT膜在退火時產(chǎn)生的鉛揮發(fā)。在制備PT溶膠時,將加有乙酰丙酮的鈦酸四丁酯溶液溶于乙二醇單甲醚中,攪拌澄清,再與蒸餾后的乙酸鉛的冰醋酸溶液混合,在 80℃下回流攪拌3 h,形成穩(wěn)定的淡黃色澄清PT溶膠。PZT和PT溶膠的制備流程見圖1。

已有的PZT厚膜,大多都是沿 (110)取向生長,(110)取向的PZT厚膜具有良好的鐵電性能,而壓電性能不夠理想;為了滿足MEMS器件的要求,需要制備 (100)取向的PZT厚膜。本文通過在Pt/Cr/SiO2/Si襯底和 PZT厚膜之間制備 PT過渡層,用逐層旋涂方法,制備了 (100)取向的PZT壓電厚膜。首先,通過勻膠機(jī)在Pt/Cr/SiO2/Si襯底上涂覆一層澄清PT溶膠,形成PT濕凝膠膜。然后,將PT濕凝膠膜放入高溫管式爐中,在300～350℃熱解干燥處理5 min后形成干凝膠膜,再經(jīng)650～700℃處理1～3 min形成結(jié)晶化的PT種子層。隨后,在 PT種子層上涂覆一層 PZT溶膠后,放入高溫管式爐中 450℃下熱解干燥處理30 min。如此重復(fù)交替涂覆PZT膜多次,當(dāng)膜厚達(dá)到所需厚度時,700℃處理 5～15 min,形成PZT厚膜。最后再按照第一步制備 PT薄膜的方法,在PZT厚膜頂層制備一或二層 PT膜,使其表面更加平整,而且還可以提高 PZT厚膜的結(jié)晶化程度和電學(xué)性質(zhì)[21]。

圖1 PZT和PT溶膠的制備流程圖Fig.1 Flow chart of preparation PZT and PT sol

1.2 0-3復(fù)合型PZT壓電厚膜

將制備好的PZT溶膠倒入玻璃培養(yǎng)皿中,在100℃下干燥5～6 h形成干凝膠,然后用刀片將培養(yǎng)皿中干凝膠刮下,在瑪瑙研缽中研磨成干凝膠粉,將干凝膠粉放入管式爐中于400℃預(yù)燒 0.5 h,得到未結(jié)晶的PZT粉末,再利用球磨機(jī)將獲得的PZT粉末進(jìn)行球磨30～40 h,再將 PZT粉末中加入一定量的分散劑繼續(xù)球磨5～10 h得到未結(jié)晶的 PZT納米顆粒。將PZT納米顆粒與PZT溶膠-凝膠混合,超聲處理,獲得均勻的 PZT漿料[16]。

先在襯底上通過勻膠機(jī)涂覆一層澄清 PT溶膠,放入高溫管式爐中熱解干燥,形成種子層來增強(qiáng)薄膜和襯底之間的附著力,并使 PZT厚膜更好地結(jié)晶成相。再涂覆帶有PZT納米顆粒的PZT漿料,同樣放入高溫管式爐中熱解干燥,如此逐層涂覆,當(dāng)膜厚達(dá)到所需厚度時,將基片放入高溫管式爐中退火處理,形成 PZT厚膜。

1.3 ZnOw-PZT壓電復(fù)合厚膜

首先將高溫管式爐升溫至 950℃,保持管式爐的石英管一端密封,另一端始終敞開。然后在石英舟中撒上一層Zn粉,將石英舟慢慢推至管式爐中央,保溫4 min。在反應(yīng)過程中,Zn粉上方會產(chǎn)生濃重的白煙,這是Zn粉在與氧氣燃燒反應(yīng)生成ZnO。待反應(yīng)結(jié)束,再將石英舟緩緩拉出,冷卻到室溫,可以看到石英舟中存在白色絮狀物質(zhì),這就是最終產(chǎn)物納米ZnOw。將ZnOw按照摩爾濃度為0.05 mol/L的比例添加到乙醇溶液中,超聲混合,可以形成白色ZnOw懸濁液漿料。

通過勻膠機(jī)在Pt/Cr/SiO2/Si襯底上涂覆一層PT溶膠,然后將PT濕凝膠膜放入高溫管式爐中熱解干燥,形成干凝膠膜,再經(jīng)高溫處理形成結(jié)晶化的 PT薄膜如此反復(fù)兩次。在PT種子層上涂覆一層PZT溶膠,將PZT濕凝膠膜放入高溫管式爐中進(jìn)行熱解干燥處理,形成PZT干凝膠膜。再將ZnOw懸濁液漿料旋涂在具有PZT干凝膠膜的硅基襯上,按照上述制備PT膜的工藝條件,制備PZT干凝膠膜,當(dāng)膜厚達(dá)到所需厚度時,將基片放入高溫管式爐中退火處理,形成ZnOw-PZT復(fù)合厚膜。將已制備的ZnOw-PZT復(fù)合厚膜放入稀醋酸中浸泡 30 s,去除厚膜表面凸出的多余納米ZnOw[20-21]。

2 PZT壓電復(fù)合厚膜的性能及結(jié)構(gòu)表征

2.1 PZT復(fù)合厚膜的結(jié)構(gòu)表征

PT與PZT的晶格常數(shù)非常接近,匹配良好,物理化學(xué)性質(zhì)也相似,同屬于壓電材料。它不僅能夠?yàn)?PZT的生長提供晶種,還可減緩層間擴(kuò)散和界面反應(yīng)。因此,本文將采用 PT薄膜作為種子層。為了得到更好的結(jié)晶擇優(yōu)取向且致密的結(jié)晶化種子層,我們嘗試了不同熱解和退火溫度及時間,圖2(a)為兩種方法制備的 PT薄膜XRD圖。可以看出,這兩種方法制備的 PT,均呈單相鈣鈦礦結(jié)構(gòu),且呈 (100)方向擇優(yōu)生長。

通過嘗試不同熱解和退火溫度及時間,我們得到最佳熱解條件為450℃,30 min;最佳退火條件為700℃,5 min。為了制備更大厚度的 (100)擇優(yōu)取向PZT厚膜,我們研究了厚度對PZT厚膜結(jié)晶性的影響。圖2(b)為不同厚度的PZT壓電復(fù)合厚膜XRD圖,所有 PZT厚膜均呈現(xiàn)鈣鈦礦相結(jié)構(gòu),隨著厚度增加,(100)峰強(qiáng)度逐漸降低,而(110)峰強(qiáng)度則逐漸升高。1 μm 和 1.5 μm 厚度的PZT厚膜均呈現(xiàn) (100)擇優(yōu)取向,而2 μm厚度的PZT厚膜則呈現(xiàn) (110)擇優(yōu)取向。這是因?yàn)楫?dāng)PZT厚膜的厚度較小時,受襯底應(yīng)變能的影響,沿膜法線方向的應(yīng)變能較小,因此,PZT厚膜比較容易沿PT種子層的取向方向生長;當(dāng) PZT膜厚度增加時,襯底所產(chǎn)生的應(yīng)力得到釋放,襯底平面方向的應(yīng)變能變小,PT種子層對較上層的 PZT膜的取向生長引導(dǎo)作用也越來越弱。

為了避免PZT納米晶粒對厚膜的 (100)取向生長產(chǎn)生不利影響,我們選擇未結(jié)晶的 PZT納米顆粒制備 (100)取向的PZT壓電復(fù)合厚膜。圖2(c)是不同厚度的未結(jié)晶 PZT納米顆粒增強(qiáng)PZT壓電復(fù)合厚膜XRD圖,可以看出隨著膜厚增加,PZT壓電復(fù)合厚膜 (100)峰緩慢減弱。這是因?yàn)?(100)取向PT過渡層為PZT壓電復(fù)合厚膜(100)方向生長的種子層,隨著膜厚的增加,PZT壓電復(fù)合厚膜的生長受PT過渡層的影響逐漸減小。

圖2(d)為2 μm厚的PZT厚膜和厚度分別為1.5,2,3,4 μm 的 ZnOw-PZT復(fù)合厚膜的XRD圖譜?？梢钥闯?所有的 ZnOw-PZT復(fù)合厚膜都呈鈣鈦礦相結(jié)構(gòu),主峰分別對應(yīng)于 (100)和 (110)方向。與相同厚度的PZT厚膜相比,其XRD圖區(qū)別不大。隨著厚度增加,ZnOw-PZT復(fù)合厚膜的(100)取向減小,而(110)取向增強(qiáng)。

圖2 (a)不同工藝條件下制備的PT膜;(b)不同厚度的PZT復(fù)合壓電厚膜;(c)(0-3)復(fù)合法制備的不同厚度的PZT壓電復(fù)合膜;(d)PZT厚膜和不同厚度的ZnOw-PZT復(fù)合厚膜Fig.2 (a)XRD patterns of PT prepared in two ways;(b)XRD patterns of PZT in different thicknesses;(c)XRD patterns of(0-3)PZT piezoelectric composite thick film with different thickness;(d)XRD patterns of PZT thick films and ZnOw-PZT thick films

2.2 PZT壓電復(fù)合厚膜的形貌與組織表征

圖3(a)為 2 μm 退火時間為 5 min的 PZT厚膜的SEM照片。可以看出,PZT厚膜表面晶粒均勻致密,晶粒尺寸則在微米和亞微米量級之間。圖3(b)為PZT厚膜的截面圖,從圖中看出,膜的厚度大約為 1.5～2 μm。

圖3(c)和圖3(d)是厚度為 3 μm 未結(jié)晶PZT納米顆粒增強(qiáng)PZT壓電復(fù)合厚膜的表面和斷面SEM圖,從圖中可以看出,厚膜表面平整無裂紋,斷面清晰致密。

圖3(e)和圖3(f)分別為ZnOw的 SEM和嵌入 PZT厚膜中ZnOw的SEM照片。圖中顯示,ZnOw的3個單針已緊密地嵌入PZT厚膜中,在邊界結(jié)合處也沒有產(chǎn)生微裂紋。由于ZnOw的針腿長度大于PZT厚膜的厚度,所以多余的表面ZnOw會影響厚膜的表面平整度。本文采用了稀乙酸清洗和表面加涂PT薄膜的方法,去除了殘留在復(fù)合厚膜表面的ZnOw,從而明顯改善了ZnOw-PZT復(fù)合厚膜的表面質(zhì)量。

圖3(g),圖3(h)是厚度分別為 2 μm 的ZnOw-PZT復(fù)合厚膜表面和截面SEM 照片,制備工藝條件為450℃熱解 30 min;700℃退火5 min?？梢钥闯?ZnOw-PZT復(fù)合厚膜表面平整,晶粒尺寸均一,斷面清晰整齊。

圖3 (a),(b)厚度2 μm退火時間為 5 min的PZT厚膜表面和截面 SEM;(c),(d)厚度為3 μm的 PZT納米顆粒增強(qiáng)的PZT壓電復(fù)合厚膜表面形貌和斷面SEM;(e)ZnOw的 SEM照片;(f)嵌入PZT厚膜中ZnOw的 SEM照片;(g),(h)厚度為 2 μm的 ZnOw-PZT復(fù)合厚膜表面和截面SEM照片F(xiàn)ig.3 (a),(b)Surface and cross section SEM photographs of 2 μm-thick PZT piezoelectric thick film at annealing time of 5 min;(c),(d)Surface and cross section SEM photographs of 3 μm-thick PZT thick film enhanced by uncrystallized PZT nanoparticle;(e)SEM of ZnOw;(f)SEM of ZnOwin PZT thick films;(g)(h)Surface and cross section SEM photographs of 2 μm-thick ZnOw-PZT piezoelectric thick film

2.3 PZT壓電復(fù)合厚膜的電學(xué)性能

圖4(a)中曲線1是 (100)取向 PZT壓電厚膜,2為未結(jié)晶PZT納米顆粒增強(qiáng)的 (100)取向PZT壓電復(fù)合厚膜電滯回線,從圖中可以看出,未結(jié)晶PZT納米顆粒增強(qiáng)的(100)取向PZT壓電復(fù)合厚膜電滯回線飽和性優(yōu)于 (100)取向PZT壓電厚膜,且添加PZT納米顆粒后,PZT壓電厚膜矯頑場變化不大,剩余極化強(qiáng)度增大了57 μ C/cm2。

圖4(b)為2 μm 厚的(100)取向PZT壓電厚膜和ZnOw-PZT復(fù)合厚膜的電滯回線,測試最大外加電壓為90 V,頻率為 10 Hz。它們的剩余極化強(qiáng)度 Pr分別為 27 μ C/cm2和 24 μ C/cm2,自發(fā)極化強(qiáng)度 Ps分別為 38 μ C/cm2和 33 μ C/cm2,矯頑場Ec均為177 kV/cm。ZnOw-PZT復(fù)合厚膜的Pr略小于(100)取向 PZT壓電厚膜,這可能是因?yàn)椴糠諴ZT被ZnOw替代,而ZnOw則屬于非鐵電物質(zhì)的原因。

如表1所示,(100)取向PZT壓電厚膜和未結(jié)晶(0-3)PZT壓電復(fù)合厚膜分別在450℃熱解30 min,700℃退火5 min,介電常數(shù)測試頻率為100 kHz時,厚度分別為3,4和5 μm的樣品介電常數(shù),可見添加PZT納米顆粒的壓電厚膜介電常數(shù)明顯提高。

表1 PZT與PZT納米顆粒增強(qiáng)的PZT復(fù)合壓電膜的介電常數(shù)Table 1 Dielectric constant of PZT thick films and PZT thick films enhanced by PZT nanoparticle

圖5是2 μm厚的PZT厚膜和不同厚度ZnOw-PZT復(fù)合厚膜的的介電性能。隨著測試頻率的增加,相對介電常數(shù)εr逐漸減小,在較低測試頻率時,界面極化對εr會有貢獻(xiàn),而在高頻時,界面極化的貢獻(xiàn)較小,所以在低頻帶時,εr相對較高。與相同厚度的 (100)取向 PZT壓電厚膜相比,ZnOw-PZT復(fù)合厚膜的介電常數(shù)和介電損耗則是微量下降。根據(jù)有效媒質(zhì)理論分析,當(dāng)引入低介電相ZnOw時,高介電相 PZT基體的介電常數(shù)將會降低[19]。

圖4 (a)(0-3)復(fù)合法制備的PZT壓電復(fù)合厚膜和(100)取向 PZT壓電厚膜電滯回線;(b)2 μm厚的PZT和ZnOw-PZT復(fù)合厚膜的鐵電回線Fig.4 (a)Ferroelectric hysteresis loops of(0-3)PZT thick films and(100)oriented PZT thick films;(b)Ferroelectric hysteresis loops of 2 μm-thick ZnOw-PZT composited thick films

3 高性能壓電MEMS器件

PZT厚膜因其優(yōu)良的性能及易與半導(dǎo)體技術(shù)集成等特點(diǎn),成為MEMS器件最有前途的候選材料之一。為此,我們以高性能壓電厚膜為驅(qū)動材料,制作了幾種典型的微機(jī)械系統(tǒng) (MEMS)。簡要介紹如下：

3.1 壓電微泵

采用MEMS技術(shù),在硅基襯底上制作了擴(kuò)散/收縮管型無閥式壓電微泵[22-24],見圖6。該設(shè)計采用無閥泵結(jié)構(gòu),降低了器件的復(fù)雜性。同時,因?yàn)檎w設(shè)計中沒有可以移動的機(jī)械部分,微驅(qū)動器的壽命也得到了提高。通過將壓電片與硅膜片粘合,可以實(shí)現(xiàn)壓電驅(qū)動膜片的微變形,從而可實(shí)現(xiàn)壓電微泵的主要功能。

圖5 2 μm厚的 PZT和不同厚度 ZnOw-PZT復(fù)合厚膜的的介電性能Fig.5 Dielectric constant of 2 μm-thick PZT thick films and ZnOw-PZT at different thickness

圖6 無閥型壓電MEMS微泵Fig.6 Valveless MEMS Micro-pump

3.2 V型閥微驅(qū)動器

采用MEMS技術(shù)制作了壓電片驅(qū)動的V型閥微驅(qū)動器[18,25]。微驅(qū)動器整體由驅(qū)動腔體和閥體組成,驅(qū)動腔體又包括硅杯結(jié)構(gòu)以及硅杯上粘合的壓電片。驅(qū)動腔體是制作微驅(qū)動器的關(guān)鍵性部件,它與單向流動閥體配合,實(shí)現(xiàn)微驅(qū)動器泵送流體的功能。圖7為V型閥驅(qū)動器的SEM照片。其中圖7(a)為V型閥的整體照片,圖7(b)為 V驅(qū)動腔的實(shí)物照片。圖7(c)和圖7(d)分別為制作好的單向微閥正面和背面的 SEM照片,可以看出,閥片厚度薄至 10 μm 左右,閥體邊緣清晰整齊。該V型閥結(jié)構(gòu)只需一片硅片,因此,器件設(shè)計和制作的復(fù)雜性明顯降低。

圖7 V型閥驅(qū)動器的SEMFig.7 SEM photograph of V type valve microactuator

3.3 硅基PZT壓電厚膜微懸臂梁結(jié)構(gòu)

采用半導(dǎo)體光刻工藝,利用BHF/HCl溶液成功地刻蝕了PZT納米顆粒增強(qiáng)的PZT厚膜,并運(yùn)用微機(jī)械加工技術(shù)刻蝕出硅懸臂梁結(jié)構(gòu),見圖8[26-28]。利用激光多普勒測振儀 (LDV)測試壓電懸臂梁頻率響應(yīng)特性。結(jié)果表明,壓電懸臂梁顯示了較高的Qm值 (～799),具有很好的工作效率和頻率穩(wěn)定性。

圖8 (a)單個微壓電懸臂梁圖;(b)微壓電懸臂梁陣列Fig.8 (a)A micro-cantilever;(b)Micro-cantilever array

3.4 三壓電懸臂驅(qū)動的懸浮膜片式MEMS微鏡陣列

采用溶膠-凝膠法在101.6 mm的Si片上制備了大面積PZT厚膜,與MEMS技術(shù)相結(jié)合,制作了三壓電懸臂驅(qū)動的懸浮膜片式 MEMS微鏡[28]。圖9(a)為101.6 mm Si基大面積PZT厚膜;圖9(b)為劃片后的一個4×4的微鏡陣列單元,可以看出微鏡陣列單元的尺寸約為8 mm×8 mm;圖9(c)為微鏡陣列SEM 照片;圖9(d)是單個的微鏡SEM照片。

測試表征結(jié)果顯示,大面積 PZT厚膜致密平整;PZT厚膜的濕法刻蝕圖形干凈整齊,滿足器件制作要求;ICP深硅刻蝕成功釋放了懸浮結(jié)構(gòu),微鏡陳列集成制作成功。通過在不同的單個懸臂上施加電壓信號,微反射鏡面在不同的諧振頻率下可以實(shí)現(xiàn)沿Z軸的垂直運(yùn)動和繞X軸、Y軸的轉(zhuǎn)動方式。

圖9 (a)Si片上制備的大面積PZT厚膜;(b)4×4的微鏡陣列單元;(c)微鏡陣列SEM照片;(d)單個的微鏡SEM照片F(xiàn)ig.9 (a)PZT thick films on big area Si substrate;(b)4×4 micro-mirror array;(c)SEM photograph of micro-mirror array;(d)SEM photograph of a micro-mirror

4 結(jié) 論

本文基于溶膠-凝膠法制備了PZT壓電復(fù)合厚膜,包括PZT納米顆粒增強(qiáng)的PZT壓電復(fù)合厚膜和添加ZnOw的硅基ZnOw-PZT復(fù)合厚膜的工藝條件,給出最佳熱解條件為450℃,30 min;最佳退火條件為700℃,5 min。通過結(jié)構(gòu)和性能表征分析得出,PT種子層對 PZT壓電復(fù)合膜(100)取向生長有很好的引導(dǎo)作用,但隨著PZT復(fù)合壓電厚膜厚度的增加作用逐漸減弱;PZT納米顆粒的添加,改善了PZT壓電復(fù)合厚膜的致密度,提高了電滯回線的飽和度,增大了 PZT壓電復(fù)合厚膜剩余極化強(qiáng)度,介電常數(shù)也得到了明顯提高;ZnOw的添加有效地改善了PZT復(fù)合厚膜的表面質(zhì)量,降低了材料的介電常數(shù)和介電損耗。更重要的是,ZnOw增強(qiáng)的復(fù)合厚膜,微裂紋明顯減少?；趬弘姀?fù)合厚膜技術(shù),本文介紹的無閥型壓電MEMS微泵采用了無閥結(jié)構(gòu),整個器件沒有可移動的部分,使微驅(qū)動器壽命得到了提高;V型閥式壓電MEMS微泵整個設(shè)計只需一張硅片,使器件制作的復(fù)雜性明顯降低;運(yùn)用微機(jī)械加工技術(shù)刻蝕出的硅懸臂梁結(jié)構(gòu),具有很高的工作效率和頻率穩(wěn)定性;首次提出設(shè)計了具有三壓電懸臂驅(qū)動的懸浮膜片式MEMS微鏡,解決了大面積PZT厚膜制備、PZT厚膜的圖形化和 ICP深硅刻蝕等關(guān)鍵技術(shù),實(shí)現(xiàn)了微反射鏡面的六軸轉(zhuǎn)動。

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