基于pzt压电薄膜的压力传感器工艺研究

《基于pzt压电薄膜的压力传感器工艺研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在应用文档-天天文库。

1、基于PZT压电薄膜的压力传感器工艺研究北方工业大学机械与材料工程学院选用敏感材料锆钛酸铅(PZT)，优化微机电系统(MEMS)微加工工艺，制作丫硅基PZT压电薄膜叉指式电极结构的MEMS压力传感器。在基体Au/Ti/LN0/Si02/Si<100>上,采用溶胶-凝胶(Sol-Gel)法,在650°C高温下采用分层退火的方式进行退火，得到厚1.2pm的PZT压电薄膜。薄膜表面均匀，无裂纹。利用光刻工艺和低压溅射工艺得到平行叉指电极。制作完成PZT压电薄膜结构的微压力传感器，在弹性薄膜上施加压力，其电压输出性能较好，说明基于压电薄膜的叉指电极结构可行，为基于纳米纤维结构

2、的微压力传感器的制作奠定了理论基础。关键词：敏感材料；PZT压电薄膜；MEMS压力传感器;溶胶-凝胶(Sol-Gel);叉指电极;。基金：国家自然科学基金资助项FI(51375017)StudyontheProcessofPressureSensorBasedonPZTPiezoelectricThinFilmsLIUYuanyuanTANXiaolanCollegeofMechanicalandMaterialsEngineering,NorthChinaUniversityofTechnology;Abstract：Thesilicon-basedMEMSpre

3、ssuresensorwithinterdigitalelectrodestructurehasbeenfabricatedbyusingthePZTpiezoelectricfilmandtheoptimizedMEMSmicromachiningprocess.ThePZTpiezoelectricthinfilmwiththicknessof1.2pmonthesubstrateofAu/Ti/LNO/Si02/Si<100>wasfabricatedbyusingtheSol-Gelmethodandannealingatatemperatureof650°

4、Cthroughthehierarchicalannealingmethod.Thefilmsurfacewasuniformwithoutcrack.Theparallelinterdigitalelectrodewasfabricatedbyusingthelithographyprocessandlowpressuresputteringprocess.ThemicropressuresensorwithPZTpiezoelectricthinfilmstructurehasbeenimplemented.Thepressurewasappliedtothee

5、lasticthinfilmandthevoltageoutputperformancewasgood.Itindicatesthattheinterdigitalelectrodestructurebasedonthepiezoelectricthinfilmisfeasible,andthislaysatheoreticalfoundationforthefabricationofmicropressuresensorsbasedonthenanofiberstructure.Keyword：sensitivematerial;PZTpiezoelectrict

6、hinfilm;MEMSpressuresensor;Sol-Gel;interdigitalelectrode;0引言在半导体制造技术基础上发展起来的微机电系统（MEMS），是微电路和微机械按功能耍求在芯片上的集成，基于光刻、腐蚀等半导体技术，融入超精密机械加工，并结合材料、力学、化学及光学等，使一个毫米或微米级别MEMS系统具备精确而完整的电气、机械、化学、光学等特性。MEMS压力传感器具有体积小，质量小，功耗低，耐用性好，价格低，性能稳定等优点，是工业控制、医疗行业、航空航天及军事行业等领域中应用最广泛的传感器之一LLil。尽管目前已有不少应用，但整体来说ME

7、MS市场仍处于起步阶段，大量的MEMS系统仍具备广阔的市场潜力。探索新材料工艺，研究可用于制备多功能和智能微器件的新材料也是MEMS的一个重要研宄方向，越来越受到多学科领域的广泛重视。在现有的压电薄膜屮，使用比较普遍的是锆钛酸铅（PZT）。PZT薄膜的各项指标良好，具有较好的压电性、铁电性、热释电性，以及电光和非线性光子特性，适用于微电子学、光电子学、集成光学及MEMS领域，是0前应用最广泛的压电薄膜材料之一［4］。近年来，国内外关于PZT压电薄膜的研究时有报道，但制备高性能PZT压电薄膜还面临诸多问题，这主要是由于PZT薄膜屮复杂的离子结构和缺陷结构，使得高质