ZnO薄膜制備及聲傳感器結(jié)構(gòu)仿真.pdf

1、ZnO是一種重要的壓電材料，該材料價(jià)格低廉，無毒無害，易形成單晶薄膜和擇優(yōu)取向薄膜，與硅比較匹配，能與半導(dǎo)體工藝兼容，便于加工成微型器件。在過去20年里對(duì)ZnO薄膜的制備工藝及壓電特性進(jìn)行了廣泛的研究。近年來，基于壓電薄膜技術(shù)和微機(jī)械加工技術(shù)的微型壓電器件受到了人們的日益關(guān)注。
　　本論文采用射頻濺射和直流反應(yīng)濺射的方法在硅基底上沉積了氧化鋅薄膜，對(duì)薄膜的制備工藝參數(shù)諸如基片溫度、濺射功率、濺射時(shí)間、濺射氣壓、氬氧比、熱處理溫度等

2、進(jìn)行了系統(tǒng)的研究。經(jīng)X射線衍射測(cè)試，射頻濺射法制備的ZnO薄膜在一個(gè)寬的工藝“窗口”下都可獲得高度的c軸擇優(yōu)取向，衍射譜中僅有(002)衍射峰，沒有其它雜峰，而反應(yīng)濺射法制備的ZnO薄膜含有低強(qiáng)度的(100)和(110)衍射峰。通過原子力顯微鏡觀察，射頻濺射法制備薄膜的晶粒大小約為40-60nm。射頻濺射法制備薄膜的優(yōu)化參數(shù)為：襯底溫度400℃，氬氧比例為4：1，功率120W，濺射時(shí)間為150分鐘。對(duì)在500-700℃熱處理的射頻濺射法

3、制備ZnO薄膜進(jìn)行了搖擺曲線測(cè)試，結(jié)果表明隨著熱處理溫度的升高，搖擺曲線的半高寬減小，表明薄膜的擇優(yōu)取向性增強(qiáng)。薄膜的壓電應(yīng)力常數(shù)也隨退火溫度的升高而略有增加。
　　用ANSYS9.0有限元仿真軟件對(duì)ZnO壓電聲傳感器微懸臂梁結(jié)構(gòu)分別進(jìn)行了靜力分析、動(dòng)態(tài)分析及諧響應(yīng)分析。結(jié)果表明：在1Pa聲壓的作用下，微懸臂梁產(chǎn)生的最大電壓為16.4mV；傳感器的第一階固有頻率為12.379kHz；由諧響應(yīng)分析得到了在1kHz-30kHz頻率范圍