间歇式动力铁电薄膜MEMS设备的制备与应用
mems 压电薄膜
mems 压电薄膜
摘要：
一、mems压电薄膜的简介
二、mems压电薄膜的工作原理
三、mems压电薄膜的应用领域
四、mems压电薄膜的发展前景与挑战
正文：
mems压电薄膜是一种采用压电材料制成的薄膜，具有将机械应力转化为电信号的特性。
mems压电薄膜广泛应用于各种传感器、致动器和能量收集器等微电子器件中。
mems压电薄膜的工作原理基于压电效应，即在某些特定材料（如钛酸钡、锆钛酸铅等）中，受到机械应力时会产生电荷。
当mems压电薄膜受到外部力的作用时，材料会产生相应的形变，从而产生电荷，进而输出电信号。
mems压电薄膜的应用领域非常广泛。
在传感器方面，mems压电薄膜可以用于压力、加速度、声波等传感器的制作。
在致动器方面，mems压电薄膜可以用于制作微米级别的致动器，实现微小物体的移动和定位。
在能量收集器方面，mems压电薄膜可以用于收集环境中微小的机械振动能量，并将其转化为电能。
尽管mems压电薄膜在微电子领域具有广泛的应用前景，但目前仍面临着一些挑战。
例如，如何提高压电薄膜的压电系数、降低其生产成本、提高生产效率等。
此外，研究者还需要寻找更环保、更可持续的压电材料。
总之，mems压电薄膜是一种具有巨大应用潜力的微电子材料。
微机电系统(MEMS)技术 MEMS压电薄膜机电转换特性的测量方法-最新国标
微机电系统（MEMS）技术MEMS压电薄膜机电转换特性的测量方法1 范围本文件规定了用于压电式微传感器和微执行器等器件的压电薄膜机电转换特性测量方法。
本文件适用于MEMS工艺制备的压电薄膜。
2 规范性引用文件下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。
其中，注日期的引用文件，仅该日期对应的版本适用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。
GB/T 26111微机电系统（MEMS）技术术语3 术语和定义GB/T 26111界定的以及下列术语和定义适用于本文件。
3.1单压电层梁unimorph beam document由基底和基底上的一层压电薄膜构成的梁。
3.2正横向压电系数direct transverse piezoelectric coefficient由应变或应力产生的电荷或电压，通过计算得到压电薄膜的横向压电系数。
3.3逆横向压电系数converse transverse piezoelectric coefficient由电场或电压引起的应变或应力，通过计算得到压电薄膜的横向压电系数。
4 MEMS压电薄膜试验台4.1 概述以下横向压电特性的测量方法适用于单压电层梁。
MEMS压电薄膜横向压电系数试验台的功能模块或组件的基本构成见图1。
试验台符号和名称见表1。
12标引序号说明： 1 被测压电薄膜2 与被测薄膜上下表面接触的电极（2a 为上电极，2b 为下电极）3 基底4 夹具5 线性执行器（不用于逆压电效应测量）6 位移计7 测量并计算正横向压电系数的电测量仪器（即电压表、电荷计、电流表、示波器或锁相放大器）和测量并计算逆横向压电系数的激励源（函数发生器和放大器）图1 MEMS 压电薄膜的正和逆横向压电系数试验台表 1试验台的符号和名称推导的横向压电系数（表 1 试验台的符号和名称（续）4.2 功能模块和组件4.2.1 概述MEMS压电薄膜横向压电系数试验台各核心功能模块或组件的具体说明见4.2.2至4.2.6。
mems压电薄膜
mems压电薄膜标题：mems压电薄膜技术应用及发展前景分析引言MEMS（Micro-Electro-Mechanical Systems）压电薄膜技术是一种结合了微机电系统和压电效应的新型技术，应用于传感器、执行器、声波滤波器等领域。
随着科技的发展和应用需求的增加，mems压电薄膜技术的应用也日益广泛。
本文将从mems压电薄膜技术的基本原理、应用领域以及发展前景等方面进行分析。
一、mems压电薄膜的基本原理1.压电效应压电效应是指一些材料在受到外力的作用下会产生电荷分布不均，从而产生电场的现象。
压电材料是利用这种效应来实现机械位移和电信号转换的材料，其具有优良的压电性能。
2. mems压电薄膜mems压电薄膜是指利用MEMS技术制备的压电材料薄膜，其具有微型化、高灵敏度和高性能等特点。
mems压电薄膜的制备过程包括压电材料的选择、薄膜制备、微加工和封装等步骤。
二、mems压电薄膜技术的应用领域1.传感器mems压电薄膜技术在传感器领域有着广泛的应用，尤其是在压力传感器、加速度传感器和声波传感器等方面。
mems压电薄膜传感器具有微型化、高灵敏度和低成本等特点，广泛应用于医疗、汽车、航空航天等领域。
2.执行器mems压电薄膜技术也被应用于执行器领域，例如微型压电马达、微型压电阀等。
这些执行器具有快速响应、高精度和低能耗等特点，广泛应用于微型机器人、微流体控制和生物医学设备等领域。
3.声波滤波器mems压电薄膜技术在声波滤波器领域也有着重要的应用，例如微型声表面波滤波器（MEMS SAW Filter）和微型压电声波滤波器（MEMSBAW Filter）。
这些滤波器具有微型化、频率稳定和高品质因数等特点，广泛应用于通信、无线电和雷达等领域。
三、mems压电薄膜技术的发展前景1.技术发展mems压电薄膜技术将通过类似于集成电路工艺的微加工技术实现更高的集成度和更小尺寸的器件，从而实现微型化、多功能化和系统集成化。
mems 压电薄膜
mems 压电薄膜
（最新版）
目录
1.介绍 MEMS 压电薄膜
2.探讨 MEMS 压电薄膜的特性和应用
3.分析 MEMS 压电薄膜的优势和局限性
4.总结 MEMS 压电薄膜的未来发展前景
正文
MEMS（微机电系统）压电薄膜是一种具有重要应用价值的微电子器件，它是通过微电子工艺制程制造出来的一种能将机械应变转化为电能的薄膜。
MEMS 压电薄膜主要由压电材料、电极和绝缘层等构成，具有体积小、重量轻、响应速度快等特点，广泛应用于传感器、能量收集、超声波器件等领域。
MEMS 压电薄膜的特性主要表现在其能够将机械应变转化为电能，这
种特性使得 MEMS 压电薄膜在许多应用领域具有显著的优势。
例如，在传感器领域，MEMS 压电薄膜可以实现对物体的各种物理量的高精度测量；
在能量收集领域，MEMS 压电薄膜可以有效地将环境中的机械能转化为电能，为微电子设备提供稳定的能源；在超声波器件领域，MEMS 压电薄膜
可以实现高性能的超声波信号的产生和接收。
尽管 MEMS 压电薄膜具有许多优势，但是它也存在一些局限性。
例如，MEMS 压电薄膜的制造工艺较为复杂，需要通过微电子工艺制程进行制造，这使得其制造成本较高；此外，MEMS 压电薄膜的性能也受到许多因素的
影响，例如材料的选择、薄膜的厚度等，这使得其性能的优化较为困难。
总的来说，MEMS 压电薄膜是一种具有重要应用价值的微电子器件，
它通过将机械应变转化为电能，为许多应用领域提供了高性能的解决方案。
PZT薄膜的制备及其与MEMS工艺的兼容性
中 图分 类号 ：Ｔ ０ ． Ｎ１ ４ ２
文 献 标 识 码 ：Ａ
文 章 编 号 ：０ ５ — １ ７ ２ ０ ） ０ １ ７ —５ ２ ３４ ７ （ ０ ６ １ —７ ６ ０
与底 电极 的图形化 与 ＭＥ 工 艺 的兼容性 问题 ＭＳ
１ 引 言
锆钛 酸铅 （ Ｚຫໍສະໝຸດ 材 料是一 种性 能优 良的铁 电材 Ｐ Ｔ） 料 ， 有较 好 的铁 电 、 电 、 释 电 、 光性 能 ， 广 具 压 热 声 被
２ 实 验
首 先在 ＳＯ Ｓ（ ０ ） 甩正 性 光 刻 胶 ， 负 性 ｉ ／ ｉ１ ０ 上 用 铬 版作 为掩膜 光 刻 ． 然后 在 显影后 的光刻胶 上 ， 利用
泛 应 用 于非 挥 发性 铁 电存 储 器 、 传感 器 ＿ ］ 微 ］微 ２ 、 执行器 ］微 压 电 超 声 成 像 换 能 器＿ 等 方 面 ． 年 、 ５ 近 来， 随着 微 电子 机 械 系统 （ ＭＥＭＳ 的 发展 ， ＺＴ薄 ） Ｐ 膜被越 来越 多地 应用在 微传 感器 和微 执行 器中 ． 目前 ， Ｚ 薄膜 的制 备方 法 主要 有 ： 胶． 胶 ＰＴ 溶 凝 法 （ｏ． １ｒ 、 属 有 机物 分 解法 （ Ｓ １ ） ］金 Ｇｅ ６ ＭＯＤ）７、 射 ＿ ｌ 溅 ］ 法 ］金 属有 机化 学气 相沉 积 法 （ 、 ＭＯＣ ＶＤ）９、 冲 ＿ 脉 Ｊ 激 光沉 积法 （ Ｌ ［ 水热法 ＿ 等 ． Ｐ Ｄ）１ 、 ｌ ¨ 由于溶 胶． 胶 凝 法 能精 确控 制薄 膜 的组 分 ， 以制 备 大面 积 高 质 量 可 的薄膜 ； 分具有 高度 的均 匀性 ， 以达到微 米级 甚 组 可 至纳米 级 ； 备条 件与半 导体 工艺兼 容性 好 ； 制 设备 简 单成本 低 ， 合 于大批 量生 产 ； 通过对 先驱 体溶 液 适 可 的成分 调节 ， 备 出各 种 掺 杂 的复 杂 固溶 体 Ｐ Ｔ， 制 Ｚ 因而 被广 泛 应 用 于 ＭＥ ． ＭＳ 目前 Ｐ Ｔ薄 膜 及 其 电 Ｚ 极 的图形化 主要 有 干法 刻 蚀 和 湿法 腐 蚀 两 种 ． 法 干 刻蚀 由于刻蚀 终点 难 以控制 等原 因 ， 以 与 ＭＥ 所 ＭＳ 工艺 的兼容 性不是 十分 理想 ． 湿法 腐蚀 由于 Ｐ ＺＴ薄 膜 的底 电极 以及 Ｐ ＺＴ薄膜 本 身 的 图形 化 需 要 强 酸 长时 间腐蚀 等原 因 ， 以也 造成 了 Ｐ Ｔ薄膜 的制 备 所 Ｚ 工 艺与 ＭＥＭＳ工 艺兼 容性 差 ． 此 ， 们 采 用 先 图 为 我 形 化后热 处理 的 方 法较 好地 解 决 了这 一 问题 ． 文 本 采用直流磁控溅 射设备在 ｓ ２ ｓ 上制备 了 Ｐ／ ｉ ｉ ／ｉ ０ ｔＴ 底 电极 ， 在 其 上 继 续 用 溶 胶． 胶 法 制 备 了 Ｐ Ｔ薄 并 凝 Ｚ 膜， 用热蒸 发 法制 备 了上 电极 Ａ ． ｕ 主要 研 究 了 Ｐ Ｔ Ｚ
金属薄膜在MEMS传感器中的制备与应用研究
金属薄膜在MEMS传感器中的制备与应用研究第一章引言MEMS（MicroElectroMechanical System，微电子机械系统）的兴起使得传统机电系统得到了极大的发展。
其中，金属薄膜作为MEMS传感器中的重要组成部分，具有重要的应用前景。
本文针对金属薄膜在MEMS传感器中的制备与应用进行了详细的研究与总结。
第二章金属薄膜的制备技术金属薄膜的制备技术是实现MEMS传感器的关键技术之一，其主要包括物理气相沉积（PVD）、化学气相沉积（CVD）、溅射沉积、电化学沉积等。
在这些制备技术中，PVD技术是最为常用的一种技术，其可以制备出较为均匀的金属薄膜，并且具有较好的膜质，可以满足MEMS传感器的应用需求。
此外，CVD技术可以实现较大厚度的金属薄膜的制备，但相同厚度下与PVD比较，薄膜质量较低。
电化学沉积可用于微型组件的制备，但由于其工艺复杂度大，不太适用于MEMS传感器的制备。
第三章金属薄膜在MEMS传感器中的应用金属薄膜在MEMS传感器中的应用主要有以下几个方面：1.振动传感器MEMS振动传感器是利用MEMS技术与电传感技术相结合，基于压电陶瓷晶片，并将晶片封入微机械振动构件中制成。
其中，金属薄膜可以用于制备振动膜片，其可蕴含结构参数与材料参数信息。
2. 压力传感器MEMS压力传感器基于微机械结构、薄膜应变和微电子技术，可以直接将测试点的压缩力转化为电信号输出，广泛应用于高速列车安全监测系统、气动力学、海洋探测与钻井监测等领域。
其中，金属薄膜可以用于制备感应电极或电容组成良好的传感器结构。
3. 温度传感器温度传感器是一种将温度信号转换为电信号输出的设备，主要应用于环境监测、工业自动化等领域。
其中，金属薄膜可以用于制备热敏电阻或热电偶，实现温度的测量。
第四章金属薄膜在MEMS传感器中的优化为了提升金属薄膜在MEMS传感器中的应用性能，需要对金属薄膜进行优化。
在优化中，主要是对金属薄膜的厚度、膜质、晶格等进行控制与调整。
铁氧体薄膜
铁电存储器(FeRAM)的电路结构
2T-2C结构 由两个场效应管两个 电容构成一存储器记 忆单元 通过比较两边的输出 而得出存储的信息
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铁电体存储器优点
即使在电源中断 的情况，存储的 信息也不会丢失 低能耗，小尺寸， 抗辐射
读取时间快
易与其它Si 器件集成
Thanks
铁电体薄膜制备
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溶胶-凝胶制备铁电薄膜的基本过程：
基片的用
铁电薄膜具有良好的铁 电性、压电性、热释电 性、电光及非线性光学 等特性，可广泛应用于 微电子、光电子学、集 成光学和微电子机械系 统等领域，如铁电存储 器，微型压电驱动器、 热释电红外单元探测器 与阵列探测器、光波导、 空间光调制器喝光学倍 频器等。
铁电体薄膜的制备与应用
讲述人：龙宫頔 组员：王睿，刘耀铭，兰若心，廖健，李润洲
目录
铁电体薄膜的特性
铁电体薄膜的制备
铁电体薄膜的应用
铁电性薄膜的特性
铁电薄膜具有介电性、压电性、 热释电性、铁电性、以及电光 效应、声光效应、光折变效和 非线性光学效应等重要特性， 人们可单独利用其中某一性质 或综合利用多种特性研制众多 的铁电薄膜器件。随着薄膜制 备技术的不断突破和飞速发展， 铁电薄膜和铁电集成器件具有 很好的应用前景，是目前功能 材料与器件的研究热点。
MEMS中的薄膜制造技术
1 引言自从1857年Faraday第一次观察到薄膜淀积的现象到现在，薄膜制造技术得到广泛的应用，从最早应用在玩具和纺织行业，到现在无所不在的集成电路，薄膜制备技术几乎渗透到我们日常生活的每个角落，据统计仅薄膜设备一项，全球每年的销售额可以达到数百亿美元，而应用这些薄膜设备制造的产品销售额要在100倍以上，不但应用广泛，薄膜淀积的技术也飞速进步，发展了很多种类，IC制造行业每5年就会更新一次设备，这其中有大量薄膜制备设备，薄膜淀积的面积从最初φ50mm（2英寸）到φ300mm（1 2英寸），薄膜厚度从零点几个纳米到几个毫米，可见薄膜制备技术一直在飞速的进步，相应的理论研究非常深入和广泛，从经典的热力学理论到建立在原子级观测的成核理论，几乎涉及到薄膜科学的每个方面，MEMS中的平面工艺可以说是薄膜淀积技术和光刻、刻蚀技术的组合，掩蔽层、牺牲层、LIGA技术中的电镀都离不开薄膜制备技术。
MEMS中使用的薄膜制备可分为如下4类：（1）真空薄膜制备技术，主要包括：Physical Vapor Deposition （PVD）-原子直接通过气相从源到达衬底的表面，PVD和Chemi cal Vapor Deposition（CVD）--通过化学反应在衬底上形成薄膜；（2）热氧化法；（3）水溶液薄膜淀积即所谓的电镀技术--plating；（4）物理淀积（spin－on、sol－gel），可以看出MEMS中的薄膜制造技术，除了电镀技术都来自于传统的IC制造工艺。
2 讨论2.1 真空薄膜淀积理论的研究概况从薄膜淀积的现象被发现到现在，对薄膜淀积理论的研究一直在进行，其根本目的就是能够预言反应的过程，对实验提供指导，研究的范围涉及到薄膜淀积过程的各个层面，从宏观热力、动力学研究到建立在原子级观察基础上的微观动力学的研究，基本思想都是以热力学理论、反应动力学理论、表面物理理论、以及量子力学为基础。
真空薄膜淀积的理论研究建立在经典的热力学理论和表面物理学化学理论基础之上，特别是由于表面研究手段不断丰富和进步，对薄膜的微观结构和表面生长的动力学的研究越来越深入和完善，无论是PVD还是CVD都是微观粒子运动到衬底表面，碰撞成核，然后聚集成膜的过程，对薄膜淀积的理论研究也集中在对这三个过程的研究上，由于PVD淀积是一个物理过程，相对CVD过程要简单一些，对PVD反应原理的研究作出重要贡献的三位科学家Lertz，Knudsen and Langnuir；1882年Hertz 最早测出了水银在高真空的淀积速率[2]，1915年knudsen提出封闭容器的knudsen-cell模型[3]，以及Langnuir在knudsen-cell基础上总结出knudsen-Langnuir[4]关系式等，后人在他们的基础上逐步完善着PVD的理论模型，CVD的理论研究主要是反应热力学理论和反应动力学理论的结合以及微观结构的研究，反应热力学主要研究反应的状态，是对反应静态的研究，反应动力学主要研究的是反应的过程，其核心思想是反应速度。
铁电材料在微电子器件中的应用研究进展
铁电材料在微电子器件中的应用研究进展引言随着科技的快速发展，微电子器件已经成为现代社会中不可或缺的一部分。
为了满足人们对高性能、高集成度以及低功耗的要求，研究人员不断寻求新的材料来应用于微电子器件中。
铁电材料凭借其独特的物理特性和广泛的应用潜力，在微电子领域引起了广泛的关注和研究。
1. 铁电材料的基本特性铁电材料是一种具有非线性电特性的晶体材料。
它们具有一个特殊的结构，其中的正、负离子在晶格中产生极化，可以随着外加电场的变化而反向极化。
这种极化可以被保持，并且在去极化后可以被再次极化。
这种特性使得铁电材料在微电子器件中表现出良好的电压控制特性和记忆能力。
2. 铁电材料在非挥发性存储器中的应用非挥发性存储器是一种能够保持数据在断电后不丢失的存储器。
铁电材料因其优秀的记忆效应而被广泛应用于非挥发性存储器中，例如铁电随机存储器 (FeRAM) 和铁电闪存存储器 (FRAM) 。
相比于传统的存储器技术，铁电存储器具有更快的读写速度、更高的存储密度和更低的功耗。
这些特性使得铁电存储器成为了未来存储器发展的重要方向。
3. 铁电材料在传感器中的应用传感器是将物理量转换为电信号的装置，广泛应用于环境监测、医疗设备、工业控制等领域。
铁电材料的极化特性使得它在传感器中具有很大的潜力。
例如，铁电压力传感器可以通过测量材料的极化状态来感知外部的压力变化。
此外，铁电材料还可以应用于温度传感器、湿度传感器以及气体传感器等领域，提高传感器的灵敏度和稳定性。
4. 铁电材料在微机械系统中的应用微机械系统（Micro Electro-Mechanical Systems，MEMS）是将机械与电子技术相结合的一种新兴技术。
铁电材料在MEMS中的应用可以实现机械元件和电器元件的集成，同时利用铁电材料的压电特性驱动机械元件的运动。
例如，铁电MEMS设备可以应用于振动传感器、压力传感器、光学器件等领域，为微机械系统的发展提供了新的可能性。
MEMS器件用PZT薄膜的制备及性能研究
哈尔滨Ｉ：释人学硕士学位论文图２．１ｌ相同同温度下不同时间烧结ＰＺＴ微粉ＳＥＭ（Ａ１．５ｈ，Ｂ２ｈ，Ｃ３ｈ）作为底电极。
“１。
以Ｐｔ、Ａｕ作为底电极时，出ｆ在Ｓｉ片上结合力不强。
热处理过程中易发生剥落脱层现象，可预先溅射一薄层Ｔｉ，因Ｔｉ与Ａｕ及Ｓｉ０２／Ｓｉ基片均有很好的结合力。
本实验采用磁控溅射法在Ｓｉ０２薄膜一ｋ溅射过渡层Ｔｉ，真空蒸镀法制备Ａｕ作为下电极。
ＰＺＴ薄膜的结构图如图３．２所示。
图３．２ＰＺＴ薄膜的结构图（１）溅射溅射是与气体辉光放电现象密切有关的一种薄膜淀积技术。
在高真空室内充入所需要的惰性气体（如氩气），在高压电场作用下气体放电，产生大量的离子，这些离子被强电场加速形成高能量的离子流，去轰击源材料（阴极或靶），由于离子的动能超过源材料中原子和分子的结合能，使源材料的原子或分子逸出，以高速溅射到阳极（硅片）ｔ，淀积成薄膜，这个过程就叫溅射”…。
溅射的优点是可以制备多种材料的薄膜，从导体到非导体，从元素薄膜到化合物薄膜，从普通金属材料到难熔金属，都可制备薄膜，而且薄膜质量比蒸发制备的薄膜好，粘附性也好。
缺点是淀积效率较低，只能用于制造较薄的膜。
磁控溅射是在二极溅射的基础上以增加磁场来改变电子的运动方向，束缚和延长电子运动轨迹，从而提高电子对工作气体的电离几率和有效利用电子的能量。
因此，在形成高密度等离子体的异常辉光放电中，正离子对靶材轰击引起的靶材溅射更为有效。
受正交电磁场束５０００４０００３０００２０００１００００４０６０８０１００２ｔｈｅｔｅ（ｄｅｇ．）图３．９加入ＰＺＴ粉末的ＰＺＴ薄膜的ＸＲＤArray图３．ｉ０Ｓｏｌ—Ｇｅｌ法在６５０℃制备ＰＺＴ薄膜的ＳＥＭ（Ａ朱加入ＰＺＴ微粉，Ｂ加入ＰＺＴ微粉）３．ＰＺＴ薄膜表面形貌扫描电子显微镜（ＳＥＭ）主要用于研究薄膜的表面形貌、晶粒大小及横断面的形貌。
图３．１０ｋ为直接用ＰＺＴ溶胶涂敷的薄膜的表面形貌，从图中显示薄膜厚度均匀，无裂纹，晶粒尺寸小于ｌＯＯｎｍ。
铁电铁磁复合材料的计算机模拟研究
铁电/铁磁复合材料的计算机模拟研究随着科学技术的发展和社会的进步，单一性能的材料很难满足新型器件对材料的要求，因此，研究和制备具有多重性能的复合材料已经成为当今材料领域的研究热点。
铁电材料具有铁电性、压电性、热释电效应、声光效应等一系列重要的特性，广泛应用在铁电存储器、微电子机械系统(MEMS)等领域。
铁磁材料则具有磁致伸缩、磁滞现象等特性，是另外一类非常重要的功能材料，被广泛应用在磁记录、滤波器、传感器等领域。
如果一种材料同时具有铁电性和铁磁性两种性能，无疑给传统器件的设计提供一个更大的自由度。
铁电/铁磁复合材料是一种多功能材料，它是由铁电相和铁磁相复合而成的具有磁电转换功能的新型材料，除了具有单一材料的各种性能外，由于电极化和磁化之间的耦合作用，还会出现新的性能——磁电效应。
自从Suchtelen等人于1972年制备了第一种铁电/铁磁复合材料块材（bulk composite）以来，各国科学家开展了大量具有磁电效应的铁电/铁磁复合材料的制备和研究工作。
铁电/铁磁复合薄膜材料（thin film composite）最近也已经引起了人们强烈的关注。
随着实验研究的深入和制备工艺的改善，铁电/铁磁复合材料表现出的性能也越来越好，这在传感器、微位移器、反馈系统以及微波领域、高密度信息存储器等方面具有潜在的应用价值。
如今，铁电/铁磁复合材料以其独有的特性，在微波领域、高压输电线路的电流测量、宽波段磁探测、磁场感应器等领域有着广泛而重要的用途，尤其是微波器件、高压电输送系统中电磁泄露的精确测量方面有很突出的优点。
此外，由于其滞回曲线呈现两种稳定状态，因此容易用在记录介质上。
铁电/铁磁复合材料的研究越来越引起了各国材料科学工作者的重视。
本文中铁电/铁磁复合材料采用双层结构，对铁电层施加电场（电压）时，铁电层由于压电效应发生形状改变，应变通过层间应力传递到铁磁层，由于磁致伸缩的逆效应，铁磁层的磁化强度将发生改变。
薄膜材料制备原理、技术及应用知识点
薄膜材料制备原理、技术及应用知识点1一、名词解释1. 气体分子的平均自由程:自由程是指一个分子与其它分子相继两次碰撞之间，经过的直线路程。
对个别分子而言，自由程时长时短，但大量分子的自由程具有确定的统计规律。
气体分子相继两次碰撞间所走路程的平均值。
2. 物理气相沉积（PVD）：物理气相沉积(Physical Vapor Deposition，PVD)技术表示在真空条件下，采用物理方法，将材料源——固体或液体表面气化成气态原子、分子或部分电离成离子，并通过低压气体(或等离子体)过程，在基体表面沉积具有某种特殊功能的薄膜的技术。
物理气相沉积的主要方法有，真空蒸镀、溅射镀膜、电弧等离子体镀、离子镀膜，及分子束外延等。
发展到目前，物理气相沉积技术不仅可沉积金属膜、合金膜、还可以沉积化合物、陶瓷、半导体、聚合物膜等。
3. 化学气相沉积（CVD）：化学气相沉积(Chemical vapor deposition，简称CVD)是反应物质在气态条件下发生化学反应，生成固态物质沉积在加热的固态基体表面，进而制得固体材料的工艺技术。
它本质上属于原子范畴的气态传质过程。
4. 等离子体鞘层电位：等离子区与物体表面的电位差值ΔV p即所谓的鞘层电位。
在等离子体中放入一个金属板，由于电子和离子做热运动，而电子比离子的质量小，热速度就比离子大，先到达金属板，这样金属板带上负电，板附近有一层离子，于是形成了一个小局域电场，该电场加速了离子，减速电子，最终稳定了以后，就形成了鞘层结构，该金属板稳定后具有一个电势，称为悬浮电位。
5. 溅射产额：即单位入射离子轰击靶极溅出原子的平均数，与入射离子的能量有关。
6. 自偏压效应：在射频电场起作用的同时，靶材会自动地处于一个负电位下，导致气体离子对其产生自发的轰击和溅射。
7. 磁控溅射：在二极溅射中增加一个平行于靶表面的封闭磁场，借助于靶表面上形成的正交电磁场，把二次电子束缚在靶表面特定区域来增强电离效率，增加离子密度和能量，从而实现高速率溅射的过程。
mems 压电薄膜
mems 压电薄膜
摘要：
1.MEMS 压电薄膜的概述
2.MEMS 压电薄膜的工作原理
3.MEMS 压电薄膜的应用领域
4.MEMS 压电薄膜的发展前景
正文：
MEMS 压电薄膜，全称为微机电系统压电薄膜，是一种能够将机械应变转化为电能的薄膜传感器。
它主要由压电材料和衬底材料构成，具有高灵敏度、高能量转换效率和低功耗等特点。
MEMS 压电薄膜的工作原理主要基于压电效应。
压电效应是指在某些特定材料（如压电陶瓷和聚合物）中，受到机械应变时产生电荷的现象。
当MEMS 压电薄膜受到外力作用而发生形变时，其中的压电材料会产生电荷，从而在薄膜的两端产生电压。
这种电压信号可以被转化为数字信号，用于测量物体的位移、速度、加速度等物理量。
MEMS 压电薄膜广泛应用于各种传感器和执行器中，如加速度计、陀螺仪、压力传感器、触摸屏等。
例如，智能手机中的触摸屏就使用了MEMS 压电薄膜技术，能够准确检测用户的触摸操作。
此外，MEMS 压电薄膜在医疗、工业自动化、智能交通等领域也有着广泛的应用。
随着科技的发展，MEMS 压电薄膜在材料、制作工艺和应用等方面还将取得更大的突破。
未来的MEMS 压电薄膜将会更加轻薄、灵敏，具有更高的能量转换效率和更低的功耗。
同时，随着物联网、人工智能等技术的发展，
MEMS 压电薄膜在新兴领域的应用也将得到拓展。
总之，MEMS 压电薄膜作为一种重要的微机电系统传感器，具有广泛的应用前景和巨大的市场潜力。
微机电系统的制备与应用
微机电系统的制备与应用微机电系统，简称MEMS，是一种集成微电子、微机械和微光学技术的系统。
它由微结构件、电子元件和传感器组成，具有体积小、重量轻、功耗低、性能优异等优点。
本文将从制备和应用两个方面阐述MEMS技术。
一、微机电系统的制备（一）MEMS制备的材料MEMS技术的制备材料主要包括硅、多晶硅、玻璃、有机材料、聚合物和金属等。
硅是MEMS制备的主要材料，由于其物理学性质稳定、加工技术成熟、加工精度高等优点，成为MEMS制备的基础和主要材料。
（二）MEMS制备的基本流程MEMS的制备流程可分为图形化设计、掩膜制备、构建微结构、清洗和封装等步骤。
首先，根据设计要求，使用计算机辅助设计软件绘制出微结构图形，然后将图形转换为电路板设计的格式，制作出掩膜。
接着，使用掩膜在硅片或其他MEMS材料上进行曝光和刻蚀，制作出精密的微结构。
最后，进行清洗和封装等工序，制备出MEMS器件。
二、微机电系统的应用（一）MEMS传感器MEMS传感器是应用得最广泛的MEMS器件之一，主要应用在汽车、航空、医疗等领域。
例如，惯性导航系统是基于MEMS惯性传感器制作的，它可以实现对船舰、飞机等运行状态的准确监测。
此外，MEMS压力传感器、温度传感器、加速度传感器等也是MEMS传感器应用的典型代表。
它们可以用于汽车空调、智能手机、智能手表、医疗监测等领域。
（二）MEMS微加工MEMS微加工技术具有高精度、高效率、低成本等优点，因此被广泛应用于微加工、二次加工、半导体生产等领域。
其中，激光微细加工是一种利用激光进行MEMS器件微加工的技术，可广泛应用于光子学、微电子、生命科学等领域。
微槽切割技术是另一种常见的MEMS微加工技术，可以用于制备微流控芯片、微阀门、微过滤器等。
（三）MEMS振动器MEMS振动器主要应用于无线通讯、计算机器、智能手机等领域。
MEMS振荡器的频率稳定性高，而且精度高，性能稳定。
目前，MEMS振动器的单位价格越来越低，已经成为替代传统晶体振荡器的一个重要力量。
铁电材料、包括此材料的MEMS组件、MEMS设备及生产方法[发明专利]
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专利名称：铁电材料、包括此材料的MEMS组件、MEMS设备及生产方法
专利类型：发明专利
发明人：伯恩哈德·瓦格纳,费比安·罗芬克,德克·卡登,西蒙·费希特纳
申请号：CN201980030568.9
申请日：20190313
公开号：CN112088440A
公开日：
20201215
专利内容由知识产权出版社提供
摘要：一种铁电材料，包括混合晶体，所述混合晶体包括AlN和至少一种过渡金属氮化物。
选择过渡金属氮化物的比例，使得所述铁电材料的初始极性或自发极性的方向是通过施加切换电压可切换的。
在这种情况下，切换电压低于铁电材料的击穿电压。
申请人：弗劳恩霍夫应用研究促进协会,克里斯蒂安-阿尔伯特基尔大学
地址：德国慕尼黑
国籍：DE
代理机构：北京清亦华知识产权代理事务所(普通合伙)
代理人：宋融冰
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基于铁电PZT膜面内极化工作的硅微压电传声器及其制备方法[发明专利]
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专利名称：基于铁电PZT膜面内极化工作的硅微压电传声器及其制备方法
专利类型：发明专利
发明人：刘梦伟,汪承灏,李俊红
申请号：CN200810227949.X
申请日：20081203
公开号：CN101646115A
公开日：
20100210
专利内容由知识产权出版社提供
摘要：基于铁电PZT膜面内极化工作的硅微压电传声器及其制备方法属于硅微压电传声器技术领域，其特征在于：硅微压电传声器由从上到下依次放置的电极、面内极化的铁电PZT膜层、氧化锆过渡层、振动膜层、高温二氧化硅圆形倒模层、体硅刻蚀方杯和体硅刻蚀掩模层组成。
所述的微传声器的振动膜层的工作区域为圆形结构，PZT膜及电极构成的电容位于微传声器振动膜圆形工作区域的中心或边缘，PZT膜的图形为圆形或环形，电极图形为具有相同圆心的圆形叉指结构。
采用本发明所述的面内极化的PZT膜工作的硅微压电传声器，不需沉积PZT膜的底电极，简化了工艺，通过改变PZT 膜和叉指电极在振动膜圆形工作区域上的位置、叉指电极间距大小可明显提高压电微传声器的灵敏度。
申请人：中国科学院声学研究所
地址：100190 北京市海淀区北四环西路21号中国科学院声学研究所
国籍：CN
代理机构：北京法思腾知识产权代理有限公司
代理人：杨小蓉
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一种铁电薄膜的制备方法及应用[发明专利]
![一种铁电薄膜的制备方法及应用[发明专利]](https://img.taocdn.com/s3/m/c77f72e7b52acfc788ebc9a5.png)
专利名称：一种铁电薄膜的制备方法及应用
专利类型：发明专利
发明人：丑修建,耿文平,张启程,穆继亮,侯晓娟,何剑,陈茜申请号：CN201811493945.6
申请日：20181207
公开号：CN109574658A
公开日：
20190405
专利内容由知识产权出版社提供
摘要：本申请公开了一种铁电薄膜的制备方法及应用，首先，用乙酰丙酮铪和乙酰丙酮锆为原料，乙酸和乙酸酐为溶剂，制备铪锆氧前驱体溶液，然后将此溶液进行涂覆、干化热解和高温退火后得到铁电薄膜。
再将此铁电薄膜应用到电容器的结构中。
本申请提供的铁电薄膜，具有良好的晶体结构和良好的铁电性能，与硅兼容性好，在氧化硅片上生长光滑致密，此外，避免了采用有毒的铅或者含铅的材料做原料，不会对环境造成污染。
申请人：中北大学
地址：030051 山西省太原市尖草坪区学院路3号
国籍：CN
代理机构：上海百一领御专利代理事务所(普通合伙)
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间歇式动力铁电薄膜MEMS设备的制备与应用
随着科技的快速发展，人们对微小器件的需求越来越高。
其中，MEMS
（Micro-Electro-Mechanical-Systems，微电子机械系统）技术是目前研究最为活跃
的领域之一。
MEMS设备是指通过微加工技术将微机电元件制造在微米或纳米级
别的硅片上，从而实现微型化、高集成度、高性能的微机械器件。
现代MEMS技
术已经广泛应用于气体传感、光学器件、机械设备等领域。
而本文所介绍的间歇式动力铁电薄膜MEMS设备，则是在MEMS技术的基础上，通过使用铁电材料制备
的MEMS设备，实现了高灵敏度、高稳定性的动力传感器。
一、铁电材料在MEMS中的应用
铁电材料最早应用于军事领域，用于制造高精度惯性器件。
铁电材料是一种具
有自极性和反极性等性质的材料，具有电介质和电存储性能，被广泛应用于
MEMS中。
与纯硅MEMS相比，铁电MEMS具有更高的压电和介电响应。
铁电薄膜可以制备在单晶硅、多晶硅和玻璃等材料表面，从而获得更好的电学特性。
以铁酸锶钡为例，其铁电常数约为200-300倍的硅材料，而压电常数则是硅材料的3-10倍。
铁电材料的应用还将传感器和执行器集成在一起，进一步提高了MEMS器件
的整体性能。
目前，铁电材料在MEMS领域的应用主要集中在动力传感器、惯性
传感器和陶瓷低温共烧技术等方面。
二、间歇式动力铁电薄膜MEMS设备的原理和制备
间歇式动力铁电薄膜MEMS设备的原理是基于铁电材料的压电效应，利用铁
电材料在加上外加压电场的作用下会发生形变而产生电压的特性，来测量其运动状态。
这种MEMS传感器是一种非接触式、低损耗的传感器。
其在高稳定、高精确、高稳健和长寿命方面的性能表现更加明显。
制备间歇式动力铁电薄膜MEMS设备的关键是铁电薄膜的制备和微加工过程
的控制。
常用的制备方法包括溶胶-凝胶、分子束外延和室温共烧等。
其中，分子
束外延方法得到了较为广泛的应用。
分子束外延是利用高能度的粒子束在真空环境下磨灭目标材料的表面，使其形成单层的薄膜。
分子束外延具有制备高质量铁电薄膜的优势。
在微加工过程中，采用微影技术、铝浇注和化学腐蚀等技术将薄膜构件制成所需要的形状。
三、间歇式动力铁电薄膜MEMS设备的应用
间歇式动力铁电薄膜MEMS设备的主要应用领域包括机械运动测量、汽车底
盘测试、振动测试等。
动力传感器是工业制造、交通运输、航空航天等领域广泛应用的传感器。
其中，汽车领域应用最为广泛。
间歇式动力铁电薄膜MEMS设备可
以测量汽车底盘的横向加速度、垂直加速度和转向角度等运动状态，为汽车动力学测试和性能分析提供了重要的数据支持。
汽车底盘测试可以帮助汽车制造商优化产品设计，提高产品的性能和安全性。
四、结语
间歇式动力铁电薄膜MEMS设备的制备技术和应用前景是近年来MEMS技术
研究的热点之一。
该技术的研究不仅扩展了MEMS的应用领域，而且对工业制造、交通运输等领域产生了广泛的影响。
铁电材料在MEMS领域的应用将进一步推动
微纳米技术的发展，为科技的快速发展提供了有力的支持。