Исследователи в Университете штата Пенсильвания продемонстрировали новую технику для того, чтобы сделать пьезоэлектрические микроэлектромеханические системы (MEMS), соединив образец лидерства zirconate титанат (PZT) пьезоэлектрические тонкие пленки к гибким основаниям полимера. Докторант Тяньнин Лю и ее соавторы сообщает об их результатах на этой неделе в Журнале Прикладной Физики от AIP Publishing.
«Есть богатая история работы над пьезоэлектрическими тонкими пленками, но у фильмов на твердых основаниях есть ограничения, которые прибывают из основания», сказал Томас Н. Джексон, преподаватель в Государственном университете Пенсильвании и одном из авторов газеты. «Эта работа открывает новые области для пьезоэлектрики тонкой пленки, которые уменьшают зависимость от основания».Исследователи вырастили поликристаллические тонкие пленки PZT на кремниевом основании с цинковым слоем выпуска окиси, к которому они добавили тонкий слой полиимида.
Они тогда использовали уксусную кислоту, чтобы запечатлеть далеко цинковую окись, публикуя фильм PZT 1 микрометр толщиной со слоем полиимида от кремниевого основания. Фильм PZT на полиимиде гибок, в то время как обладание увеличило свойства материала по сравнению с фильмами, выращенными на твердых основаниях.Пьезоэлектрические устройства полагаются на способность некоторых веществ как PZT, чтобы произвести электрические заряды, когда физически искажено, или обратно пропорционально исказить, когда электрическое поле применено к ним. Рост высококачественных фильмов PZT, однако, как правило требует температур сверх 650 градусов Цельсия, почти 300 градусов, более горячих, чем, чему полиимид в состоянии противостоять без ухудшения.
Актуальнейшие пьезоэлектрические приложения устройства используют навалочные грузы, который препятствует миниатюризации, устраняет значительную гибкость и требует высоковольтной операции.«Например, если бы Вы смотрите на помещение преобразователя ультразвука в катетере, фильм PZT на основании полимера позволил бы Вам обертывать преобразователь вокруг окружности катетера», сказал Лю. «Это могло допускать значительную миниатюризацию и должно предоставить больше информации для клинициста».Исполнение многих пьезоэлектрических тонких пленок было ограничено зажимом основания, явлением, в котором твердое основание ограничивает движение стен области пьезоэлектрического материала и ухудшает ее свойства. Некоторая работа была сделана, кристаллизовав PZT при температурах, которые совместимы с полимерными материалами, например используя лазерную кристаллизацию, но результаты к настоящему времени привели к пористым тонким пленкам и низшим свойствам материала.
Выпущенные тонкие пленки на полиимиде, который развивали исследователи, имели 45-процентное увеличение поляризации остатка по кремниевым средствам управления основанием, указывая на существенное смягчение в зажиме основания и улучшили работу. Даже тогда Лю сказал, много работы остается перед тонкой пленкой устройства MEMS могут конкурировать с большой частью пьезоэлектрические системы.
«Есть все еще большой промежуток между помещением PZT на тонкой пленке и большой частью», сказала она. «Это не столь большое как между большой частью и основанием, но есть также вещи как больше дефектов, которые способствуют более низкому ответу материалов тонкой пленки».