用於高頻超聲感測器的水熱PZT厚膜製備及自脫落研究

《用於高頻超聲感測器的水熱PZT厚膜製備及自脫落研究》是依託華中科技大學，由朱本鵬擔任項目負責人的青年科學基金項目。

基本介紹

• 中文名：用於高頻超聲感測器的水熱PZT厚膜製備及自脫落研究
• 項目類別：青年科學基金項目
• 項目負責人：朱本鵬
• 依託單位：華中科技大學

中文摘要

隨著人類對皮膚、眼睛、血管、小動物器官等超聲成像研究的逐漸增多，要求超聲成像系統使用更薄的不帶襯底的壓電厚膜，以提高其工作頻率和減小其噪聲。本項目擬用水熱法在鈦襯底上生長出PZT壓電厚膜，研究不同厚度PZT厚膜的殘餘應力、附著力；通過快速升溫降溫處理，研究不同厚度PZT厚膜從鈦襯底上自脫落的機理；最佳化自脫落的工藝參數，使得厚度１０微米、面積不小於1cm×1cm的PZT厚膜從鈦襯底上無損自脫落。這項研究工作對實現工作頻率達到１００MHz的PZT厚膜超聲感測器及其陣列研製，對提高超聲成像系統的工作頻率，更細緻的研究人類及動物的微細器官、組織等有實際套用價值。同時，這對利用熱應力的作用使厚膜從襯底上無損自脫落的前沿科學問題研究具有重要的意義。

結題摘要

近年來，人們對皮膚、眼睛、血管以及小動物器官的超聲成像研究的關注逐漸增多，為了提高超聲系統解析度，就要求超聲換能器的核心部件——壓電厚膜更薄且不帶襯底以提高工作頻率和減小噪聲。本項目創新地用油浴水熱法在鈦襯底上成功生長出不同厚度且成分在準同型相界附近PZT 壓電厚膜，並研究了PZT膜厚度與其殘餘應力和附著力之間的關係。然後，通過快速退火爐，研究了不同厚度PZT 厚膜從鈦襯底上自脫落的最佳條件；利用ANSYS軟體模擬了自脫落過程。最後，實現了厚度10微米、面積大於1cm×1cm 的PZT厚膜從鈦襯底上無損自脫落，所得厚膜的介電損耗在頻率範圍1kHz~1MHz內小於5%，剩餘極化強度為10.7uC/cm2，機電耦合係數為0.43。本項目研究結果對研製頻率大於100MHz 的PZT 厚膜超聲換能器及其陣列，提高超聲成像系統解析度，以及更細緻地研究人類及動物的微細器官、組織等有實際套用價值。同時，也對利用熱應力的作用使厚膜從襯底上無損自脫落的科學問題研究具有重要的意義。