用于压电微机电系统的高性能压电薄膜

• 作者: 和佐清孝
• 来源期刊: 南京大学学报（自然科学版）
• 关键词: 铁电薄膜 三元钙钛矿 PMnN-PZT 压电微机电系统
• 年，卷（期）: 2013,（1）
• 所属期刊栏目: 第9届国际近代声学研讨会专辑(Ⅱ)
• 页码范围: 32-39
• 语种: 中文

摘要

压电基(PZT)-ABO3型钙钛矿陶瓷体材料可用于制作各种压电微机电系统(MEMS).通常PZT-基陶瓷显示多晶结构,而单晶PZT-基薄膜材料吸取PZT-基陶瓷优良的铁电性,可用于制作薄膜压电MEMS.在PZT-基材料中,三元钙钛矿,即由二元钙钛矿PZT固溶体掺入添加物(如:Pb(Mg,Nb)O3 (PMN)和Pb(Mn,Nb) O3) (PMnN)),可用于制作薄膜MEMS,因为掺入的添加物扩展了原二元钙钛矿PZT的介电和铁电响应.本文研究由射频溅射法外延生长在具有SrRuO3/Pt过渡层的(001)MgO单晶基片上的PZT-基三元配合物(PMnN-PZT)单晶薄膜,发现溅射的PZT-基三元配合物xPMnN-(1-x)PZT,x=0.06,显示高密度单晶、而无体单晶的晶粒和界面层结构.溅射的薄膜显示奇异的铁电性质,即:非常高自极化Pr(Pr＝80～100 μC,体陶瓷:Pr＝20～30 μC),高居里点Tc(Tc＝500～600℃,体陶瓷:Tc=350～380℃),小介电常数ε*(ε*＝100～150,体陶瓷:ε*=800～1300).这些奇异的铁电性质是所溅射的薄膜结构所固有的,不可能由传统的PZT-基陶瓷得到.最后,对这些奇异的铁电性质可能应用于压电薄膜MEMS进行了讨论.