研究目的
利用微机电系统(MEMS)技术研究热释电红外(PIR)探测器阵列传感薄膜的最佳生长方法。
研究成果
在700°C退火的PZT薄膜展现出优异性能,其探测率优值(FD)达到1.29×10?5 Pa?1/2,表明该制备工艺有望为高性能PIR探测器阵列提供优质的传感层材料。
研究不足
退火温度对获得高质量PZT薄膜至关重要。退火温度过低时,PZT薄膜容易出现结晶不完全的情况;而退火温度过高则可能导致薄膜开裂。
1:实验设计与方法选择:
采用自制含20 wt%过量PbO的PZT陶瓷靶材,通过射频磁控溅射在Pt/TiO2/Si3N4/SiO2/Si衬底上制备PZT薄膜。薄膜在快速热退火炉中分别于650°C/700°C/750°C/800°C不同温度下进行20分钟空气退火处理。
2:样品选择与数据来源:
所用衬底为Pt/TiO2/Si3N4/SiO2/Si。
3:实验设备与材料清单:
射频磁控溅射系统、快速热退火炉、X射线衍射仪(XRD,D/Max-2400,日本理学)、场发射扫描电子显微镜(SEM,Quanta F250,美国FEI)、阻抗分析仪(E4980A,美国安捷伦)、加热冷却台系统(HFSE91-P,英国Linkam)、静电计(6517B,美国吉时利)。
4:实验流程与操作步骤:
沉积环境为Ar/O2混合气体(流量比80/20),工作压强维持3.0 Pa,射频功率保持150 W,沉积时间2.5小时。
5:0 Pa,射频功率保持150 W,沉积时间5小时。 数据分析方法:
5. 数据分析方法:采用XRD表征PZT薄膜结构,SEM观察表面及截面形貌,阻抗分析仪测量介电常数与介电损耗,准静态法通过加热冷却台系统与静电计测定热释电系数。
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field-emission scanning electron microscope
Quanta F250
FEI
Characterizing the surface and cross-section morphologies of PZT thin films
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E4980A
Agilent Technologies
Measuring the dielectric constant and the dielectric loss
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