一、溶胶──凝胶陶瓷薄膜制备工艺技术的研究(论文文献综述)
张朝阳[1](2020)在《叠层陶瓷薄膜高温应变传感器关键结构研制》文中研究指明高温应变传感器是监测高温环境中被测试件应变的微型传感器。目前可用的高温薄膜应变传感器多数采用金属材料作为敏感材料,这极大地限制了传感器的应用温度。因此,本文采用耐高温性能更好的陶瓷材料作为敏感材料,探究了适用更高温度的叠层陶瓷高温薄膜应变传感器中敏感层和绝缘层的制备工艺,并通过仿真分析优化了薄膜应变传感器的结构参数。(1)研究了ITO薄膜溅射参数中的氮分压和热处理温度对薄膜性能的影响。采用磁控溅射技术在氧化铝陶瓷基底上制备了ITO薄膜,在控制其它溅射参数不变的情况下,探究了溅射气氛中氮分压对薄膜溅射速率、表面形貌、物相结构和电性能的影响规律。溅射后的薄膜需要通过热处理工艺改善薄膜性能,探究了热处理温度对薄膜表面形貌、物相结构和电性能的影响规律。最终确定ITO薄膜的溅射氮分压为20%,热处理工艺为在大气氛围中以5℃/min的升温速率从室温升温至1000℃,保温2h后随炉冷却。结果表明,上述工艺条件制备的ITO薄膜的电阻率为2.04×10-1Ω·cm,TCR为-773ppm/℃。(2)探索了多种叠层绝缘薄膜的制备方法及其高温性能。配置了氧化铝溶胶和氧化铝混合液作为绝缘材料,采用电射流沉积技术在硅基底上制备了氧化铝混合液绝缘薄膜和氧化铝混合液/溶胶复合绝缘薄膜,采用液气相交替沉积法制备了氧化铝混合液/氮化硅复合绝缘薄膜。测试了绝缘膜在50-1200℃温度范围内的绝缘电阻值,结果表明氧化铝混合液绝缘薄膜、氧化铝混合液/溶胶复合绝缘薄膜和氧化铝混合液/氮化硅复合绝缘薄膜在1200℃时的电阻值分别为38KΩ、93 KΩ和54KΩ。采用扫描电子显微镜(SEM)观察了氧化铝混合液绝缘薄膜和氧化铝混合液/溶胶复合绝缘薄膜的表面形貌,结果显示复合绝缘薄膜具有更紧密平滑的表面。证明复合绝缘薄膜可以有效改善表面形貌,提高高温绝缘性能。(3)探究了基于优化应变传感器热应力和应变传递误差的结构参数。根据应变传感器的设计准则设计了不同结构参数的应变传感器,建立了应变传感器在高温环境中受热应力作用和室温下受拉力载荷作用的仿真模型,采用正交试验法分析了绝缘层厚度、敏感层厚度、保护层厚度和敏感栅结构对应变传感器各层主应力、各层间切应力和应变传递误差的影响关系,得出优化后的应变传感器结构参数为:绝缘层厚度10μm、敏感层厚度0.25μm、保护层厚度10μm的四栅丝敏感栅结构薄膜应变传感器,最终制备出ITO敏感栅。
李宗鑫[2](2020)在《溶胶凝胶法制备BiAlO3基储能薄膜及性能研究》文中进行了进一步梳理在小型电力设备中,电容器储能技术因其储能密度高,温度稳定性好,对环境的污染较小等而被广泛应用。薄膜电介质薄膜材料因其独特的优点被人们广泛关注。与块体材料相比,薄膜材料因为结构致密,内部的晶格缺陷和杂质缺陷较少,从而具有较高的击穿强度。本文选用BiAlO3材料,通过溶胶凝胶制备技术,将BiAlO3前驱体溶液旋涂在Pt/Ti/Si O2/Si基板上,并进行退火处理,即得到BiAlO3薄膜。研究退火温度、退火方式、薄膜厚度、Mn元素掺杂对BiAlO3薄膜的物相结构、表面形貌,介电性能和储能性能的影响,得到最佳退火工艺,并探讨其提高击穿强度和储能性能的机制。通过控制退火温度,调控BiAlO3薄膜物相结构。随着温度从450℃升高至550℃,铝酸铋薄膜结构的转变是从非晶态到微晶再到晶态,薄膜表面变得越来越粗糙,通过AFM测试,铝酸铋薄膜表面粗糙度从0.3 nm增加到4.52 nm,不同退火温度(450℃、500℃、550℃)下的BiAlO3基薄膜的储能密度分别为7.3J/cm3,17.0 J/cm3和2.9 J/cm3。在500℃薄膜获得最大储能密度,这是因为此时薄膜处于一种非晶态和晶态共存的一种状态,细小的BiAlO3晶粒分布在非晶态形成的网状结构中。所以,选择500℃作为溶胶凝胶法制备BiAlO3薄膜的最佳退火温度。选择一次退火和层层退火两种不同退火方式分别制备BiAlO3薄膜。研究表明,相比于层层退火,一次退火制备的BiAlO3薄膜具有更高的击穿强度,此时薄膜的储能密度提高至21.6 J/cm3。这是因为一方面采用一次退火方式,薄膜所获得的能量更小,使得薄膜内部含有更多非晶态的BiAlO3铝酸铋;另一方由于采用层层退火制备薄膜的时间过长,铝酸铋的前驱体溶液老化时间不同,导致铝酸铋薄膜层与层之间的成分与结构更不均匀,从而导致了一次退火制备的铝酸铋薄膜具有更高的击穿强度。通过旋涂不同层数(4层,6层,8层),获得不同厚度的BiAlO3薄膜,其厚度分别为82 nm、109 nm和150 nm。BiAlO3薄膜击穿强度随着厚度的增大先增大后减少,在厚度为109 nm时,BiAlO3薄膜获得最大击穿强度(3737 k V/cm)。这归功于厚度过低时,薄膜中非晶态的BiAlO3含量过少;当厚度过高时,薄膜内部的晶格缺陷和杂质缺陷也随之增加。所以BiAlO3薄膜最佳薄膜为109 nm。在上述基础上,制备了不同含量Mn掺入的BiAlO3-x%Mn(x=1,3,5,7)薄膜,研究了Mn元素掺杂对铝酸铋薄膜的影响。研究发现,Mn元素的掺入可以使得铝酸铋薄膜的击穿强度增加。这是因为Mn是变价元素,降低了铝酸铋薄膜的电子电导率,从而提高了薄膜的击穿强度。同时变价Mn原子取代晶格中Al原子之后,与氧空位结合形成的缺陷偶极子造成了BiAlO3薄膜剩余极化强度的下降。在组分BiAlO3-5%Mn获得最大储能密度,此时击穿强度4150 k V/cm,储能密度为24.9 J/cm3,储能效率为90%。
葛澍蔚[3](2019)在《硅基氧化铝湿敏传感器制备及工艺研究》文中认为作为微量水分探测中的常用设备Al2O3电容式露点仪,其测量极限可以到达露点温度-100℃,常用于半导体制备工艺,气体制造工艺,电力行业SF6气体检测,高空大气分析等领域,具有广泛的行业需求和应用。目前国内尚无Al2O3电容式露点仪中关键部件湿敏探头的稳定制造能力,基本依赖于国外进口,而且进口元件价格昂贵。目前常用的Al2O3电容式露点仪由于阳极氧化制造工艺的缺陷而容易出现较大的漂移,基本需要每半年做一次校准。而且随着对湿度,温度和气压等数种参数一体化测试需求的日益增多,Al2O3电容式传感器需要向集成化方向发展。针对目前常见露点仪对多功能集成化的发展需求和长期稳定性的性能要求,本文采用了微弧氧化工艺在铝衬底和硅衬底上制备具有较高稳定性多孔Al2O3湿敏薄膜,结合常见传感元件结构和实际制备工艺,分别设计了铝基和硅基湿敏元件的结构,依照多孔Al2O3薄膜的物理模型,建立了湿敏元件的等效电路并对等效电路的阻抗进行了分析。依据微弧氧化工艺的原理,设计并制定了铝基湿敏薄膜和硅基湿敏薄膜的完整氧化制备工艺,并根据制备流程设计搭建了微弧氧化制备平台。使用X射线衍射仪和扫描电子显微镜对制备的多孔Al2O3薄膜的晶相结构和表面形貌进行了分析,结果表明增大微弧氧化工艺中氧化时间和氧化电流,会提高Al2O3薄膜中α-Al2O3晶相含量,增大表面孔洞直径和表面裂纹数,而电解质质量比和温度对Al2O3薄膜的晶相及表面形貌几乎无影响。根据湿度发生器的原理,设计构建了一套湿敏性能测试平台,测试分析了铝基和硅基传感元件的湿敏特性,探究了微弧氧化工艺参数对湿敏特性的影响规律。研究表明,增大氧化电流和氧化时间会减小Al2O3湿敏元件的灵敏度,但湿敏元件的响应速度则呈现先增后减现象。最后制备了具有较好灵敏度和响应速度的硅基湿敏元件,为后续湿敏元件的多功能集成化研究积累了经验。
黄宁[4](2019)在《Bi0.5Na0.5TiO3-SrTiO3基薄膜的制备及其储能性能研究》文中研究指明脉冲功率系统发展至今,产生了一系列储能技术,其中电容器储能技术的储能密度较高、环境污染小、可靠性良好,因此得到了广泛的应用。电介质材料是用于电容储能的关键材料,其中薄膜材料由于其厚度小、耐电场强度大,所获得的储能密度能达到块体陶瓷的好几倍,而备受关注。钙钛矿结构的弛豫铁电体钛酸铋钠(Bi0.5Na0.5TiO3)薄膜的极化强度大,但耐电场强度不高,导致其储能密度不理想。钛酸锶(SrTiO3)是钙钛矿结构的顺电体,耐压强度大,但其介电常数较低且极化强度小,导致储能密度小而限制了其在储能方面的应用。本论文以Bi0.5Na0.5TiO3-SrTiO3基薄膜材料作为研究对象,利用Bi0.5Na0.5TiO3的高极化和SrTiO3的高耐压特性,期望制备出具有较高储能密度的薄膜材料。采用溶胶-凝胶法制备了(Bi0.5Na0.5)1-xSrxTiO3(x=0.2,0.3,0.4,0.5,0.6,0.7,简写为BNT-ST100x)薄膜材料。发现,钛酸锶能与钛酸铋钠很好的固溶,形成立方钙钛矿结构。通过对钛酸铋钠钙钛矿结构中A位离子的取代,能够在一定程度上减少其在高温过程中Na、Bi元素的挥发,从而降低薄膜晶体结构中氧空位的数量,减少了晶体的缺陷,细化了晶粒尺寸,降低了薄膜的铁电性,提高了薄膜的致密度,使得其储能密度得到改善。随着SrTiO3含量的增加,BNT-ST薄膜的耐电场强度逐渐增大,在BNT-ST70组分获得了最佳的耐电场强度,为1750 kV/cm。在1500 kV/cm的电场强度下,BNT-ST50这一组分的储能密度达到了最大值32 J/cm3。在最优储能密度组成BNT-ST50体系中掺入不同含量的Mn,制备了一系列储能薄膜。XRD分析表明,Mn的掺入并未破坏BNT-ST50的钙钛矿结构,且制得的薄膜均为立方相。薄膜表面的晶粒生长情况良好,随着Mn含量的增大,BNT-ST50薄膜的晶粒尺寸有减小的趋势,这是由于Mn取代了Ti位,这一过程抑制了Ti离子的变价,从而减少了氧空位的数量,使得薄膜的结构更致密。未掺杂Mn的BNT-ST50薄膜耐压电场强度为1500 kV/cm,随着Mn掺杂量的增加,薄膜的耐压电场强度有很大的提升,为5000 kV/cm(Mn掺杂量为5 mol%、7 mol%、10 mol%)。Mn掺杂BNT-ST50薄膜的最大储能密度在Mn掺杂量为5mol%时获得,为80.7 J/cm3,储能效率为71%。
叶一舟[5](2018)在《高性能硅基MEMS热式风速传感器的研究》文中指出随着人们对更高生活品质的追求,气象信息的实时监测变得越来越重要。而风速传感器,作为测量风速和风向信息的关键部件,也越来越多地受到了人们的关注。特别是近年来,微电子机械系统(MEMS)技术的飞速发展,使得风速传感器的微型化、集成化和智能化成为了可能,大量基于MEMS技术的风速传感器相继面世。在众多的MEMS风速传感器中,基于热原理的风速传感器因具有无可动部件、对小风速灵敏度较高等优点,成为了MEMS风速传感器研究的主流。本实验室自2000年以来,就开始了MEMS热式风速传感器的研究,已经形成了一套完整的风速传感器系统解决方案。但是,该解决方案虽然可靠性较高,但存在灵敏度较低,功耗较大的问题,较难满足便携式风速传感器的应用需求。因此,本论文在实验室前期研制的风速传感器的基础上,从芯片结构和芯片封装的角度对传感器进行了进一步地研究,提出了一些相应的热式风速传感器性能改进方案,使得MEMS风速传感器具有了更好的性能。本文的主要研究内容和创新包括:(1)提出了利用深反应离子刻蚀(DRIE)技术制造隔热深槽的方法来提高MEMS热式风速传感器的性能。在对热式风传感技术工作原理及其所涉及的基础理论作出详细分析的基础上,提出了通过设置隔热深槽的方式来提高风速传感器性能的思路。针对传感器的结构特点,设计了3种形式的隔热槽,并从仿真和实验的角度对比了不同隔热槽形式对风速传感器性能的影响。测试结果表明,在恒电压(CV)工作模式下,可以通过在传感器芯片上制备弓形隔热槽和中心隔热槽,来提高传感器的灵敏度;在恒温差(CTD)工作模式下,则可以通过隔热槽的设置来降低风速传感器的功耗。因此,面对不同的应用场景,可以在不同的工作模式下,对各种形式的隔热槽进行组合设计,使传感器具有所需的性能。(2)设计了一种同时采用深槽隔热结构和惠斯通全桥读出电路的高灵敏度MEMS热式风速传感器。在将深槽隔热技术引入风速传感器设计的基础上,进一步将惠斯通全桥测温设计引入了热式风速传感器的制造中。采用惠斯通全桥设计的风速传感器结构中,八个测温电阻组成了两对与加热电阻距离不同的测温电阻对,在每个温差测量方向上,四个测温电阻能够配置成惠斯通全桥的形式,从而使风速传感器的上下游检测温差比传统两测温电阻方案提高近2倍。实验结果表明,仅采用深槽隔热设计,风速传感器的灵敏度能够获得82%的提高;而如果将深槽隔热和惠斯通全桥测温技术同时应用于MEMS热式风速传感器中,传感器灵敏度的提高量能够达到226%。(3)提出了一种不通过提升传感器的灵敏度,而通过改变传感器的有源单元排布方法来改进风速传感器性能的新思路。采用该设计方案的风速传感器有源单元成八边形排布,该八边形排布的有源单元由8个中心加热电阻和围绕加热电阻对称分布的8个测温电阻组成,这总共16个电阻可以分为两组风速测量单元,每组风速测量单元均能够对风速和风速进行独立地测量。传感器最终测得的风速风向数据是两组风速测量单元检测结果的平均值。实验结果表明,采用该八边形设计的风速传感器在0至33 m/s的风速检测范围内,测量误差小于1%;在0o至360o的风向测量范围内,测量误差小于±1.5o。(4)提出了一种MEMS热式风速传感器的陶瓷薄膜芯片级封装方案。在该方案中,采用低温烧结的方式在硅片背面制备形成陶瓷封装薄膜,该封装陶瓷薄膜的制备,使硅传感芯片与封装陶瓷能够在不添加导热胶的情况下实现良好的粘附,避免了实验室前期封装方案中硅芯片采用导热胶贴封陶瓷基板可能引起的热场偏移问题。同时,该陶瓷薄膜在保证传感器芯片可靠性的同时,也使封装陶瓷的体积显着减小,大大抑制了封装陶瓷对传感器性能的影响。实验结果表明,采用陶瓷薄膜封装方案的风速传感器,相比未采用陶瓷封装的风速传感器,其灵敏度仅下降了4.7%。与实验室前期大陶瓷基板封装方案引起的硅传感芯片近乎70%的灵敏度损失相比,该陶瓷薄膜封装方案对传感器性能的影响显着降低。该陶瓷薄膜封装方案的提出,使设计兼具高可靠性和高性能的硅基MEMS热式风速传感器成为了可能。(5)为了抑制传统自封装方案中传感器芯片正面通过低热导率封装胶引起的无效热量散失,提出了一种MEMS热式风速传感器的环形包封板级封装方案。在该方案中,低热导率封装胶仅用来对传感器芯片与外接电路之间的键合引线进行包封,芯片正面的绝大部分区域则与空气进行接触。由于空气的热导率很低,故传感器芯片正面通过封装胶造成的无效热量散失显着减小,传感器的热量利用率得到了提高。实验结果表明,采用该环形包封封装方案的风速传感器的灵敏度,相比采用自封装方式的风速传感器提高了50.8%。本论文以实现MEMS热式风速传感器的高可靠性和高性能为目标,从结构设计、制备工艺和芯片封装等方面对热式风速传感器进行了研究改进,提出了深槽隔热设计、惠斯通全桥设计、八边形有源单元排布方法、陶瓷薄膜封装和环形包封封装等一系列创新设计方案,使风速传感器在具有较高可靠性的前提下,仍然能够具有较高的性能。
薛菲[6](2018)在《Zn/Co共掺杂TiO2纳米材料抗菌陶瓷的制备工艺及其性能研究》文中提出近年来,人们在生活中对抗菌材料的需求越来越多,因此新一代环保型二氧化钛抗菌陶瓷应运而生。本论文选取具有良好抗菌性的Zn/Co共掺杂TiO2纳米材料,采用超声喷雾热解法及浸渍提拉法系统的研究喷雾镀膜高度、喷雾时间、提拉速度、提拉浸渍时间、焙烧温度及保温时间对抗菌陶瓷抗菌性的影响,探索最佳镀膜工艺。采用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、紫外-可见漫反射光谱(UV-Vis-DRS)、傅里叶变换红外光谱(FT-IR)等分析方法对所制备的纳米材料进行物相组成及光吸收性能等分析。在可见光照射条件下,采用烧瓶振荡法和抑菌环法对所制备的材料进行抗菌性能的研究。采用薄膜密着法来研究所制备抗菌陶瓷的抗菌性能,同时结合XRD、SEM对抗菌陶瓷薄膜的性能表征,选择出制备抗菌陶瓷抗菌效果最佳的镀膜工艺。实验结果表明,以钛酸四丁酯作为前驱物,无水乙醇为溶剂,冰醋酸为螯合剂,十二烷基苯磺酸钠作为表面活性剂,掺杂硝酸锌、硝酸钴(摩尔比为2:1),制备出抗菌性能较好的Zn/Co共掺杂TiO2溶胶,可用做抗菌陶瓷的制备。采用自制超声喷雾热解装置制备Zn/Co共掺杂TiO2纳米抗菌陶瓷,喷雾口距离陶瓷基片高度最佳为5 cm,镀膜层数最佳为二层。SEM图谱分析及抗菌实验表明,此条件下成膜均匀无开裂现象,并且抗菌率最高。陶瓷在马弗炉中的最佳焙烧温度为600℃,最佳保温时间为2 h,此时成膜效果最好且抗菌率最高。超声喷雾热解法最佳制备工艺下抗菌陶瓷有较强的耐污性,抗自然水冲刷性略有下降。采用浸渍提拉法制备Zn/Co共掺杂TiO2纳米抗菌陶瓷,提拉速度200μm/s、提拉浸渍时间200 s时,镀膜层数一层为最佳值。覆盖时间及层数过多都会使光催化物质被覆盖,出现成膜不均匀且抗菌率下降的情况。陶瓷在马弗炉中的最佳焙烧温度为600℃,600℃时Zn/Co共掺杂TiO2以具有光催化性的锐钛矿型存在,抗菌率最高。浸渍提拉法最佳制备工艺下抗菌陶瓷有较强的耐污性,但抗自然水冲刷性不理想,这与浸渍提拉法成膜牢固性有关。
成萍[7](2009)在《LiMn2O4粉体的溶胶凝胶及共沉淀制备工艺技术研究》文中提出LiCoO2、LiNiO2、LiMn2O4是近年来研究较多的三种锂离子电池正极材料。由于我国锰资源丰富、LiMn2O4制备成本低、环境影响小,因而LiMn2O4有望成为最有发展前景的锂离子电池正极材料。本论文采用溶胶凝胶法制备了尖晶石型LiMn2O4粉体及掺杂不同金属离子的LiMxMn2-xO4粉体。详细讨论了反应溶液pH值及烧结条件(包括烧结温度、烧结时间、升温速率等)对产物LiMxMn2-xO4粉体晶相结构和形貌的影响。借助TG-DTA、XRD、SEM、XPS等测试手段,得到了如下研究结果:(1)采用溶胶凝胶法制备了LiMn2O4粉体及掺杂不同金属离子的LiMxMn2-xO4粉体。(2)烧结温度对产物的晶相结构和形貌具有重要的影响。在适宜的烧结温度(750℃)前提下,pH值、烧结时间和升温速率仅对LiMn2O4粉体的形貌有一定影响。(3)适宜的溶胶凝胶制备LiMn2O4粉体工艺条件为:溶液的pH值6.5,烧结温度750℃,升温速率5℃/min,烧结时间7小时。(4)掺杂量的不同会对产物LiMxMn2-xO4粉体的晶相结构和形貌有一定的影响,除Co2+的掺杂范围比较大以外(x≤0.5),其他的金属离子如Ni2+、Cr3+、Cu2+、Zn2+的掺杂范围都应控制在x≤0.05内以免带入杂相。(5)不同种类的金属离子掺杂对制备LiMxMn2-xO4粉体的晶相结构和形貌也有一定的影响,总体比较下来掺杂Co2+、Ni2+、Cr3+后产物的晶相结构和形貌优良。(6)通过对非过渡金属离子掺杂的尝试,可以看出掺杂非过渡金属离子LiMxMn2-xO4粉体的晶相结构和形貌都变得不好,且容易引入杂相。运用共沉淀技术制备了LiMn2O4粉体及掺杂不同金属离子的LiMxMn2-xO4粉体,结合TG-DTA、XRD、SEM、XPS等分析手段得出了以下结论:(1)共沉淀法制备LiMn2O4粉体的适宜烧结工艺条件为:烧结温度750℃,升温速率5℃/min,烧结时间7小时。(2)不同种类的金属离子掺杂对制备的LiMxMn2-xO4粉体的晶相结构和形貌有着较大的影响,其中总体比较下来掺杂Co2+、Ni2+、Cr3+后产物的晶相结构和形貌优良。
吴亚雷[8](2008)在《自检测压电微传感器灵敏度优化及并行探测技术研究》文中认为上世纪九十年代以来,锆钛酸铅(PZT)薄膜压电微悬臂梁在扫描探针显微技术中的应用,开启了压电微传感器在纳米探测领域的研究。由于PZT薄膜较高豹压电系数和机电耦合系数,基于PZT薄膜的压电微传感器集自驱动和和自检测为一体,在构建结构紧凑的并行工作系统方面具有独特优势,在高密度信息存储、并行加工等领域具有广阔的应用前景。然而高质量PZT压电薄膜的快速制备技术仍然是目前限制基于PZT薄膜的压电微传感器大规模工业化生产和实现商业化应用的主要因素;受到PZT薄膜性能和器件加工因素影响,压电微传感器的灵敏度仍有待提高;同时,在小型化和集成化过程中,器件尺寸的减小使压电微传感器的压电信号输出越来越微弱,给压电微传感器阵列的并行检测带来了困难。本文正是针对这一背景,围绕PZT压电薄膜微传感器的力探测和并行质量检测,在高质量PZT压电薄膜的快速制备、压电微传感器的灵敏度优化和微弱压电信号的并行检测技术等方面展开研究。压电微传感器的灵敏度提高,依赖于PZT薄膜的性能提高、器件结构优化和加工技术。在高性能PZT薄膜的快速制备方面,我们研究了基于镍酸镧种子层的高性能PZT薄膜快速制备技术。以钙钛矿结构的LNO薄膜诱导PZT薄膜的择优取向生长,改善了快速热处理对PZT薄膜性能的影响。在器件结构优化和加工技术方面,从压电微悬臂梁的基本理论出发,分析了压电微传感器的结构参数与灵敏度的关系,研究了基于PZT薄膜的压电微传感器制备工艺,分析了工艺参数对器件性能的影响。以差动电荷放大电路为基础,研究了微弱压电信号的并行检测技术。并在此基础上,实现了压电微传感器的并行质量检测与图像扫描。围绕自检测压电微传感器的灵敏度优化和并行探测技术,本博士论文完成的研究工作可以概括为以下几点:(1)高性能PZT压电薄膜的快速制备与器件加工技术研究。以溶胶-凝胶法制备的钙钛矿结构的导电氧化物镍酸镧薄膜作为种子层,诱导PZT薄膜沿(100)晶向择优取向生长,抑制由于快速升温导致的PZT薄膜(111)晶向的产生,并利用快速热处理方法制备了介电性能与压电性能优异的PZT薄膜。这种方法兼顾了PZT压电薄膜的快速制备与性能改进,为PZT薄膜器件的批量制备提供了坚实基础。通过对器件加工技术的研究,掌握了影响PZT压电微传感器性能的关键工艺,总结了加工中常见的问题,为基于PZT压电薄膜的各种微传感器的加工制备提供了实验指导。(2)微弱压电信号的检测技术。运用压电微悬臂梁相关理论,分析了高谐振频率的PZT压电微悬臂梁的信号特征。设计了差动电荷放大原理的检测电路,选取合适的运算放大器芯片,将微弱的压电信号变化提取并进行放大。重点分析了输出的噪声特征和产生机理,研究并实现了对噪声的抑制,有效的提高了电路的检测灵敏度。在此基础上,在自制的PZT压电性能测试系统上,对PZT压电微悬臂梁的频率特性和力-距离曲线进行了测量。(3)基于PZT微悬臂梁的谐振式自检测微传感器阵列。在测量了PZT压电微悬臂梁的性能,分析了微悬臂梁阵列特征的基础上,对压电微传感器阵列的并行工作模式以及并行驱动-并行检测实现方法进行了研究。同时探讨了以PZT压电微悬臂梁阵列构建并行图像扫描系统中探针-样品逼近、位置调节等问题。最终,以自驱动-自检测的压电微传感器阵列为基础,构建了多探针的谐振式压电微传感器并行质量检测系统。该系统具有体积小、结构紧凑等优点。(4)致动型PZT压电薄膜器件的加工与优化。对基于PZT压电薄膜的变形镜致动器的结构进行了分析,优化了结构参数和驱动方式。在致动器小型化的同时,使致动器在变形能力和驱动能力两个方面得到提高。改进了压电薄膜致动型全光纤相位调制器的数学模型,计算得到了压电系数以d31对致动器性能的影响。利用该模型对基于PZT压电薄膜的全光纤相位调制器的结构进行了优化。利用溶胶-电雾化方法在光纤表面制备了PZT压电薄膜,并对薄膜的微观结构和表面质量进行了分析,为基于PZT压电薄膜的全光纤相位调制器的制备奠定了基础。
贾庆远[9](2007)在《溶胶凝胶法制备TiO2薄膜的微观结构及其摩擦磨损性能研究》文中研究说明利用溶胶-凝胶技术设计制备了多种低摩擦、抗磨损的纳米陶瓷TiO2薄膜,研究了室温下各类薄膜的摩擦磨损性能,探讨了薄膜的磨损机制,获得了一些具有创新意义的结果:1.通过传统体溶胶-凝胶技术可以获得均匀、致密,无裂纹和缺陷,且粗糙度低的纳米TiO2薄膜,其厚度可以控制在纳米尺度。溶胶-凝胶薄膜具有较低的摩擦系数和较好的耐磨寿命。2.采用表面溶胶凝胶法在普通载玻片上制备了TiO2纳米结构薄膜,考察了薄膜组成结构、表面形貌及摩擦学性能。结果表明,与传统体溶胶凝胶法相比,薄膜摩擦性能得到明显改善。这是由于多次干燥过程在一定程度上避免了传统体溶胶凝胶工艺中后续干燥和热处理过程大量残留溶剂瞬时溢出而导致的结构缺陷,使薄膜具有更高的致密性,提高了抗磨性。3.利用复合前驱体溶胶-凝胶路线,将共溶掺杂体SiO2或者将具有自润滑性的软金属Ag以纳米粒子形式均匀分散于陶瓷薄膜基体中,制得掺杂类纳米TiO2薄膜,考察了掺杂量对薄膜组成结构、表面形貌及不同条件下的摩擦学性能的影响,实验结果表明:对于Ag掺杂薄膜,由于不能形成稳定的固溶体,Ag掺杂量对TiO2薄膜表面形貌和减摩抗磨性能产生重要影响,二者之间不是单一的线性关系。低掺杂时Ag自润滑性能对薄膜摩擦性能的增强作用占主导,而高掺杂时其对薄膜的影响主要表现为恶化表面,从而导致摩擦性能下降;而掺杂体为SiO2时,研究证实添加适量SiO2能有效防止TiO2晶粒生长和确保TiO2薄膜持续性,这种作用可能是由于薄膜组分间形成了Si-O-Ti键。细化晶粒尺寸能大大提高薄膜抗微破裂能力。另外,SiO2能显着提高膜材间结合力和薄膜机械稳定性。这些效应综合影响使得TiO2–17.9SiO2薄膜较纯TiO2具有更优异的抗磨能力和较低的摩擦系数。然而,过量的SiO2由于出现相分离现象而不能起到上述作用。4.优化控制掺杂量的溶胶-凝胶纳米陶瓷薄膜在低负荷和滑动速度下的磨损机制主要是轻微擦伤、磨粒磨损;而未掺杂和过量掺杂类薄膜分别主要表现为塑性变形和严重磨粒磨损,甚至脆性断裂和剥落。
徐国敏[10](2007)在《锆钛酸铅薄膜微阵列的制备及其铁电性能的研究》文中提出利用铁电薄膜(如PZT等)制备各种铁电微器件时,要求首先获得该薄膜的微细图形,因此,铁电薄膜微细图形化工艺研究已经成为铁电材料研究领域中的一个重要研究方向。制备铁电薄膜微细图形的常规方法主要有光刻法、化学腐蚀法、等离子体刻蚀法、反应离子刻蚀法(RIE)等等。本文研究了采用两种微细图形制备方法,即溶胶-凝胶与光化学反应相结合的方法和溶胶-凝胶模板组装法,获得PZT薄膜微阵列图形。同时,探讨采用原子力显微镜与铁电分析仪联用的方法,测试了所获得的PZT微阵列格点的电滞回线,所得结论如下:(1)采用溶胶-凝胶法制备了PZT感光性凝胶薄膜,利用薄膜自身的感光性,结合紫外光掩模(mask)照射工艺和He-Cd紫外激光干涉工艺,分别制备了不同尺寸的PZT凝胶薄膜微阵列图形,进一步热处理就可以获得PZT陶瓷薄膜微阵列图形,图形的最小尺寸可达300nm。(2)采用溶胶-凝胶模板法,以ZrO2二维格子为模板,组装获得尺寸为500nm×500nm×20nm的PZT陶瓷薄膜微阵列图形。(3)利用原子力显微镜(AFM)与铁电分析仪联用的方法,可以表征PZT微阵列格点单元的电滞回线,测试结果表明,采用不同微细图形化工艺获得的尺寸为480nm×480nm×40nm、500nm×500nm×20nm、40μm×40μm×40nm的PZT微阵列格点单元随外电场的变化可以实现极化反转,具有铁电特性。
二、溶胶──凝胶陶瓷薄膜制备工艺技术的研究(论文开题报告)
(1)论文研究背景及目的
此处内容要求:
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景,再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题,并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例:
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
(2)本文研究方法
调查法:该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法:用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法:通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法:通过调查文献来获得资料,从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法:依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法:对研究对象进行“质”的方面的研究,这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法:通过具体的数字,使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法:运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法:这是社会科学用来分析社会现象的一种方法,从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法:通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、溶胶──凝胶陶瓷薄膜制备工艺技术的研究(论文提纲范文)
(1)叠层陶瓷薄膜高温应变传感器关键结构研制(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
1 绪论 |
1.1 研究背景与意义 |
1.2 薄膜应变传感器研究进展 |
1.3 薄膜应变传感器敏感材料 |
1.4 ITO薄膜研究进展 |
1.5 本文研究目标与主要研究内容 |
1.5.1 本文研究目标 |
1.5.2 研究内容 |
2 ITO敏感薄膜的制备及其性能调控 |
2.1 磁控溅射技术 |
2.2 ITO薄膜的表征 |
2.2.1 X射线衍射仪 |
2.2.2 扫描电子显微镜 |
2.2.3 四探针测试仪 |
2.2.4 台阶仪 |
2.2.5 电阻温度系数测试 |
2.3 磁控溅射法制备ITO薄膜 |
2.4 氮分压对ITO薄膜的影响 |
2.4.1 氮分压对溅射速率和电阻率的影响 |
2.4.2 氮分压对薄膜表面形貌的影响 |
2.4.3 氮分压对薄膜物相结构的影响 |
2.4.4 氮分压对薄膜电性能的影响 |
2.5 热处理对ITO薄膜的影响 |
2.5.1 热处理对薄膜表面形貌的影响 |
2.5.2 热处理对薄膜物相结构的影响 |
2.5.3 热处理对薄膜电性能的影响 |
2.6 ITO薄膜的高温稳定性 |
2.6.1 高温稳定性 |
2.6.2 失效原因分析 |
2.7 本章小结 |
3 多元陶瓷基叠层绝缘薄膜的制备与表征 |
3.1 多元陶瓷基叠层绝缘薄膜材料制备 |
3.1.1 氧化铝溶胶制备 |
3.1.2 氧化铝混合液制备 |
3.2 电射流沉积 |
3.3 多元陶瓷基叠层绝缘薄膜的制备 |
3.3.1 电射流沉积工艺流程 |
3.3.2 氧化铝混合液绝缘薄膜的制备 |
3.3.3 氧化铝混合液/溶胶复合绝缘薄膜的制备 |
3.3.4 氧化铝混合液/氮化硅复合绝缘薄膜的制备 |
3.4 多元陶瓷基叠层绝缘薄膜性能测试 |
3.4.1 氧化铝物相结构测试 |
3.4.2 多元陶瓷基叠层绝缘薄膜电阻测试 |
3.4.3 多元陶瓷基叠层绝缘薄膜表面形貌 |
3.5 本章小结 |
4 叠层陶瓷薄膜高温应变传感器结构设计与参数优化 |
4.1 薄膜应变传感器结构设计 |
4.1.1 薄膜应变传感器敏感栅结构设计 |
4.1.2 薄膜应变传感器整体结构设计 |
4.1.3 拉伸试样 |
4.2 模型有限元仿真 |
4.3 叠层薄膜结构热应力理论计算与模型验证 |
4.3.1 多层薄膜系统理论计算 |
4.3.2 叠层薄膜应变传感器模型验证 |
4.4 叠层薄膜结构热应力优化 |
4.4.1 叠层薄膜结构变量因素 |
4.4.2 叠层薄膜结构热应力结果评价指标 |
4.4.3 正交实验优化 |
4.4.4 叠层薄膜结构热应力仿真结果分析 |
4.4.5 叠层薄膜结构热应力最佳参数优化结果 |
4.5 叠层薄膜结构应变传递误差 |
4.5.1 叠层薄膜传感器应变理论计算与模型验证 |
4.5.2 叠层薄膜结构应变传递误差优化 |
4.5.3 叠层薄膜应变传感器最佳参数优化结果 |
4.6 叠层陶瓷薄膜高温应变传感器的制备流程 |
4.7 本章小结 |
结论 |
参考文献 |
攻读硕士学位期间发表学术论文和专利情况 |
致谢 |
(2)溶胶凝胶法制备BiAlO3基储能薄膜及性能研究(论文提纲范文)
中文摘要 |
abstract |
第1章 绪论 |
1.1 电介质薄膜研究背景 |
1.1.1 电介质储能薄膜分类 |
1.1.2 电介质储能性能参数 |
1.1.3 电介质储能薄膜改性 |
1.2 电介质薄膜材料制备工艺 |
1.2.1 金属有机气相沉积 |
1.2.2 溶胶凝胶法 |
1.2.3 脉冲激光沉积 |
1.2.4 磁控溅射法 |
1.3 材料体系的选择 |
1.4 研究目标与研究内容 |
1.4.1 研究目标 |
1.4.2 研究内容 |
第2章 BiAlO_3基储能薄膜的制备与结构性能表征 |
2.1 BiAlO_3 基薄膜的制备工艺 |
2.1.1 实验原料 |
2.1.2 实验仪器设备 |
2.1.3 制备工艺 |
2.2 BiAlO_3 基薄膜结构表征和性能测试 |
2.2.1 热重-差热分析 |
2.2.2 X射线衍射分析 |
2.2.3 原子力显微镜 |
2.2.4 阻抗分析仪 |
2.2.5 铁电分析仪 |
第3章 退火温度对BiAlO_3基薄膜结构和性能的影响 |
3.1 退火温度对薄膜影响概述 |
3.2 BiAlO_3 前驱体的热重差热分析 |
3.3 退火温度对BiAlO_3 薄膜的结构和性能影响 |
3.3.1 不同退火温度下的BiAlO_3 薄膜物相结构 |
3.3.2 不同退火温度下的BiAlO_3 基薄膜显微结构 |
3.3.3 不同退火温度下的BiAlO_3 基薄膜介电性能 |
3.3.4 不同退火温度下的BiAlO_3 薄膜铁电性能 |
3.5 本章小结 |
第4章 退火方式对BiAlO_3薄膜结构和性能的影响 |
4.1 退火方式对薄膜影响概述 |
4.2 退火方式对BiAlO_3 薄膜的结构和性能影响 |
4.2.1 不同退火方式下的BiAlO_3 薄膜物相结构 |
4.2.2 不同退火方式下的BiAlO_3 薄膜显微结构 |
4.2.3 不同退火温度下的BiAlO_3 基薄膜介电性能 |
4.2.4 不同退火方式的BiAlO_3 薄膜铁电性能 |
4.3 本章小结 |
第5章 薄膜厚度对BiAlO_3薄膜结构和性能的影响 |
5.1 薄膜厚底对薄膜影响概述 |
5.2 薄膜厚度对BiAlO_3 薄膜的结构和性能影响 |
5.2.1 不同薄膜厚度的BiAlO_3 薄膜物相结构 |
5.2.2 不同薄膜厚度的BiAlO_3 薄膜显微结构 |
5.2.3 不同薄膜厚度的BiAlO_3 基薄膜介电性能 |
5.2.4 不同薄膜厚度的BiAlO_3 基薄膜铁电性能 |
5.3 本章小结 |
第6章 Mn掺杂对BiAlO_3薄膜结构和性能的影响 |
6.1 Mn元素掺杂对薄膜影响概述 |
6.2 Mn元素对BiAlO_3 薄膜的结构和性能影响 |
6.2.1 Mn掺杂BiAlO_3 薄膜的物相结构 |
6.2.2 Mn掺杂BiAlO_3 薄膜的显微结构 |
6.2.3 Mn掺杂的BiAlO_3 基薄膜介电性能 |
6.2.4 Mn掺杂的BiAlO_3 基薄膜铁电性能 |
6.3 小结 |
第7章 结论 |
致谢 |
参考文献 |
攻读硕士学位期间发表文章 |
(3)硅基氧化铝湿敏传感器制备及工艺研究(论文提纲范文)
摘要 |
abstract |
第一章 绪论 |
1.1 研究背景及研究意义 |
1.1.1 湿度简介 |
1.1.2 湿度测量方法,原理及分类 |
1.1.3 本课题研究意义 |
1.2 国内外研究现状 |
1.2.1 国外研究现状 |
1.2.2 国内研究现状 |
1.3 研究目的与内容 |
第二章 湿敏元件的设计 |
2.1 湿敏元件结构设计 |
2.2 Al_2O_3 湿敏薄膜制备方法 |
2.3 湿敏传感器的物理模型和等效电路 |
2.4 本章小结 |
第三章 湿敏薄膜的制备与表征 |
3.1 微弧氧化工艺的制定 |
3.1.1 铝基工艺流程 |
3.1.2 硅基工艺流程 |
3.2 制备平台的设计与搭建 |
3.3 铝基湿敏薄膜结构表征与分析 |
3.3.1 铝基湿敏薄膜的晶相结构 |
3.3.2 铝基湿敏薄膜的表面形貌 |
3.4 硅基湿敏薄膜结构表征与分析 |
3.4.1 硅基湿敏薄膜的晶相结构 |
3.4.2 硅基湿敏薄膜的表面形貌 |
3.5 本章小结 |
第四章 湿敏元件传感性能测试分析 |
4.1 湿敏特性测试平台 |
4.1.1 湿度发生平台 |
4.1.2 测试电路 |
4.2 铝基Al_2O_3 元件的湿敏性能 |
4.2.1 感湿特性 |
4.2.2 灵敏度 |
4.2.3 响应时间和恢复时间 |
4.2.4 重复性和一致性 |
4.3 硅基湿敏Al_2O_3 元件的湿敏性能 |
4.4 本章小结 |
第五章 结论 |
5.1 总结 |
5.2 展望 |
致谢 |
参考文献 |
攻读硕士学位期间取得的成果 |
(4)Bi0.5Na0.5TiO3-SrTiO3基薄膜的制备及其储能性能研究(论文提纲范文)
摘要 |
abstract |
第1章 绪论 |
1.1 脉冲功率系统概述 |
1.1.1 脉冲功率系统简介 |
1.1.2 脉冲功率系统储能介质 |
1.2 储能薄膜概述 |
1.2.1 储能薄膜的性能表征 |
1.2.2 储能薄膜的研究现状 |
1.2.3 BNT基无铅弛豫铁电体薄膜 |
1.2.4 BNT-ST基无铅弛豫铁电体薄膜 |
1.3 研究目标与研究内容 |
1.3.1 研究目标 |
1.3.2 研究内容 |
第2章 BNT-ST基薄膜的制备及结构、性能的表征 |
2.1 BNT-ST基薄膜的制备 |
2.1.1 实验所用原料及仪器设备 |
2.1.2 薄膜的制备工艺 |
2.2 BNT-ST基薄膜结构、性能的表征手段 |
2.2.1 物相结构 |
2.2.2 显微结构 |
2.2.3 介电性能 |
2.2.4 铁电性能 |
第3章 BNT-ST薄膜的制备工艺探索 |
3.1 络合剂对BNT-ST50薄膜的影响 |
3.1.1 络合剂对BNT-ST50薄膜的物相结构的影响 |
3.1.2 络合剂对BNT-ST50薄膜的显微结构的影响 |
3.1.3 络合剂对BNT-ST50薄膜的介电性能的影响 |
3.1.4 络合剂对BNT-ST50薄膜的储能性能的影响 |
3.2 退火温度对BNT-ST50薄膜的影响 |
3.2.1 退火温度对BNT-ST50薄膜的物相结构的影响 |
3.2.2 退火温度对BNT-ST50薄膜的显微结构的影响 |
3.2.3 退火温度对BNT-ST50薄膜的介电性能的影响 |
3.2.4 退火温度对BNT-ST50薄膜的储能性能的影响 |
3.3 本章小结 |
第4章 BNT-ST储能薄膜体系研究 |
4.1 BNT-ST薄膜的结构 |
4.1.1 BNT-ST薄膜的物相结构 |
4.1.2 BNT-ST薄膜的显微结构 |
4.2 BNT-ST薄膜的介电性能 |
4.3 BNT-ST薄膜的铁电性能与储能性能 |
4.3.1 BNT-ST薄膜的铁电性能 |
4.3.2 BNT-ST薄膜的储能性能 |
4.4 本章小结 |
第5章 Mn掺杂BNT-ST50储能薄膜体系研究 |
5.1 Mn掺杂BNT-ST50薄膜的结构 |
5.1.1 Mn掺杂BNT-ST50薄膜的物相结构 |
5.1.2 Mn掺杂BNT-ST50薄膜的显微结构 |
5.2 Mn掺杂BNT-ST50薄膜的介电性能 |
5.2.1 Mn掺杂BNT-ST50薄膜的介电频谱 |
5.2.2 Mn掺杂BNT-ST50薄膜的偏压特性 |
5.3 Mn掺杂BNT-ST50薄膜的铁电性能与储能性能 |
5.3.1 Mn掺杂BNT-ST50薄膜的铁电性能 |
5.3.2 Mn掺杂BNT-ST50薄膜的储能性能 |
5.4 本章小结 |
第6章 结论 |
致谢 |
参考文献 |
攻读学位期间获得与学位论文相关的科研成果目录 |
(5)高性能硅基MEMS热式风速传感器的研究(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
第一章 绪论 |
1.1 风速和风向的测量 |
1.1.1 风速风向测量的意义 |
1.1.2 风速风向的测量方法 |
1.2 微电子机械系统MEMS |
1.2.1 MEMS的定义和发展 |
1.2.2 MEMS的主要特征 |
1.3 MEMS热式风速传感器概述 |
1.3.1 MEMS热式风速传感器的检测方法 |
1.3.2 MEMS热式风速传感器研究进展 |
1.3.3 MEMS热式风速传感器的比较 |
1.4 本论文的主要研究工作 |
1.4.1 前期研究基础 |
1.4.2 主要研究工作 |
第二章 MEMS热式风速传感器的深槽隔热设计 |
2.1 MEMS热式风速传感器理论分析 |
2.1.1 MEMS热式风速传感器工作原理 |
2.1.2 MEMS热式风速传感器对流换热理论 |
2.1.3 MEMS热式风速传感器温度场分析 |
2.2 基于深槽隔热技术的MEMS热式风速传感器结构设计 |
2.2.1 含有深槽隔热设计的MEMS热式风速传感器的提出 |
2.2.2 隔热槽形式和尺寸的有限元仿真优化 |
2.3 基于深槽隔热设计的MEMS热式风速传感器的制备 |
2.3.1 传感器制备材料的选择 |
2.3.2 传感器的制备工艺 |
2.4 基于深槽隔热设计的MEMS热式风速传感器的封装 |
2.5 MEMS热式风速传感器测控系统 |
2.5.1 信号处理电路的设计与实现 |
2.5.2 软件控制算法的设计与实现 |
2.5.3 风洞测试平台的搭建 |
2.6 基于深槽隔热设计的MEMS热式风速传感器的测试与分析 |
2.6.1 热敏镍电阻的温度特性 |
2.6.2 恒电压工作模式下传感器的输出特性 |
2.6.3 恒温差工作模式下传感器的输出特性 |
2.7 本章小结 |
第三章 深槽隔热MEMS热式风速传感器的灵敏度提升 |
3.1 惠斯通全桥风速传感器结构设计与分析 |
3.2 惠斯通全桥风速传感器灵敏度改进仿真验证 |
3.3 惠斯通全桥风速传感器的制备与封装 |
3.4 惠斯通全桥风速传感器的测试与分析 |
3.4.1 热敏镍电阻温度特性 |
3.4.2 传感器在不同风速下的输出响应 |
3.4.3 传感器在不同风向下的输出响应 |
3.4.4 传感器的测量准确度测试 |
3.4.5 传感器的重复性测试 |
3.5 本章小结 |
第四章 MEMS热式风速传感器测量准确度提升设计 |
4.1 高测量准确度MEMS热式风速传感器结构设计 |
4.2 高测量准确度MEMS热式风速传感器仿真验证 |
4.3 高测量准确度MEMS热式风速传感器的制备 |
4.4 高测量准确度MEMS热式风速传感器的测试与分析 |
4.4.1 热敏铂电阻的温度特性测试 |
4.4.2 传感器测试系统搭建 |
4.4.3 风速响应测试 |
4.4.4 风向响应测试 |
4.4.5 测量准确度测试 |
4.5 本章小结 |
第五章 高性能MEMS热式风速传感器的封装研究 |
5.1 MEMS热式风速传感器陶瓷薄膜封装方案的提出 |
5.1.1 MEMS热式风速传感器封装背景 |
5.1.2 陶瓷薄膜制备技术 |
5.1.3 MEMS热式风速传感器陶瓷薄膜封装设计 |
5.2 基于陶瓷薄膜封装的MEMS热式风速传感器性能分析 |
5.2.1 陶瓷薄膜封装热式风速传感器温度场分析 |
5.2.2 陶瓷薄膜封装热式风速传感器性能仿真验证 |
5.3 封装陶瓷薄膜的制备 |
5.3.1 陶瓷样品密度测试 |
5.3.2 陶瓷样品热膨胀系数和热导率测试 |
5.3.3 复合衬底残余应力测试 |
5.4 基于陶瓷薄膜封装的MEMS热式风速传感器的制备 |
5.5 传感器自封装方案的改进 |
5.5.1 传感器自封装改进方案的提出 |
5.5.2 传感器自封装改进方案的有限元仿真验证 |
5.5.3 传感器自封装改进方案的实施 |
5.5.4 传感器自封装改进方案的实验验证 |
5.6 基于陶瓷薄膜封装的MEMS热式风速传感器的测试与分析 |
5.6.1 热敏镍电阻的温度特性测试 |
5.6.2 恒电压模式下陶瓷薄膜风速传感器的风速测量性能 |
5.6.3 恒电压模式下陶瓷薄膜风速传感器的风速测量性能 |
5.6.4 陶瓷薄膜风速传感器测量准确度测试 |
5.7 本章小结 |
第六章 总结和展望 |
6.1 工作总结 |
6.2 工作展望 |
致谢 |
参考文献 |
在学期间学术成果 |
(6)Zn/Co共掺杂TiO2纳米材料抗菌陶瓷的制备工艺及其性能研究(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
第1章 绪论 |
1.1 引言 |
1.2 抗菌材料概述 |
1.3 影响薄膜光催化活性的因素 |
1.3.1 晶型 |
1.3.2 缺陷 |
1.3.3 粒子尺寸 |
1.3.4 表面积 |
1.3.5 光照条件 |
1.4 TiO_2光催化剂改性的主要途径 |
1.4.1 TiO_2表面光敏化 |
1.4.2 非金属掺杂 |
1.4.3 金属离子掺杂 |
1.4.4 金属/非金属共掺杂 |
1.5 TiO_2光催化抗菌材料的制备方法 |
1.5.1 水热法 |
1.5.2 均匀沉淀法 |
1.5.3 溶胶-凝胶法 |
1.6 TiO_2光催化剂的应用 |
1.6.1 抗菌、杀菌 |
1.7 抗菌陶瓷的制备 |
1.7.1 浸渍提拉法 |
1.7.2 MOCVD |
1.7.3 PVD |
1.7.4 电泳 |
1.7.5 LDP(液相沉积法) |
1.7.6 TiO_2粉末料浆法 |
1.8 抗菌陶瓷国内外研究现状与发展动态 |
1.9 本论文研究内容和拟解决的关键技术 |
1.9.1 主要研究内容 |
1.9.2 拟解决的关键技术 |
第2章 Zn/Co共掺杂TiO_2纳米抗菌材料的制备 |
2.1 引言 |
2.2 实验设备及药品 |
2.3 纳米材料表征方法 |
2.3.1 X射线衍射(XRD) |
2.3.2 扫描电子显微镜(SEM) |
2.3.3 紫外-可见漫反射光谱(UV-VIS-DRS) |
2.3.4 傅里叶变换红外光谱(FT-IR) |
2.4 抗菌性能评价方法 |
2.4.1 菌悬液的制备 |
2.4.2 抑菌环法 |
2.4.3 烧瓶振荡法 |
2.5 Zn/Co共掺杂TiO_2纳米抗菌材料的制备与抗菌性能评价 |
2.5.1 Zn/Co共掺杂TiO_2纳米抗菌材料的制备 |
2.5.2 材料表征 |
2.5.3 Zn/Co共掺杂TiO_2纳米材料抗菌性能实验及讨论 |
2.6 本章小结 |
第3章 超声喷雾热解法制备Zn/Co共掺杂TiO_2抗菌陶瓷 |
3.1 引言 |
3.2 实验药品和实验设备 |
3.2.1 实验设备 |
3.2.2 实验药品 |
3.3 抗菌陶瓷的制备 |
3.3.1 Zn/Co共掺杂TiO_2抗菌溶胶的制备 |
3.3.2 瓷砖样片的制备 |
3.3.3 超声喷雾热解法制备工艺步骤 |
3.4 Zn/Co共掺杂TiO_2抗菌陶瓷抗菌性能评价方法 |
3.4.1 悬浊液的制备 |
3.4.2 薄膜密着法 |
3.5 镀膜高度对Zn/Co共掺杂TiO_2抗菌陶瓷性能及抗菌性的影响 |
3.5.1 Zn/Co共掺杂TiO_2抗菌陶瓷XRD |
3.5.2 Zn/Co共掺杂TiO_2抗菌陶瓷SEM |
3.5.3 Zn/Co共掺杂TiO_2抗菌陶瓷抗菌性 |
3.6 镀膜层数对Zn/Co共掺杂TiO_2抗菌陶瓷性能及抗菌性的影响 |
3.6.1 Zn/Co共掺杂TiO_2抗菌陶瓷XRD |
3.6.2 Zn/Co共掺杂TiO_2抗菌陶瓷SEM |
3.6.3 Zn/Co共掺杂TiO_2抗菌陶瓷抗菌性 |
3.7 焙烧保温时间对Zn/Co共掺杂TiO_2抗菌陶瓷性能及抗菌性的影响 |
3.7.1 Zn/Co共掺杂TiO_2抗菌陶瓷XRD |
3.7.2 Zn/Co共掺杂TiO_2抗菌陶瓷SEM |
3.7.3 Zn/Co共掺杂TiO_2抗菌陶瓷抗菌性 |
3.8 焙烧温度对Zn/Co共掺杂TiO_2抗菌陶瓷性能及抗菌性的影响 |
3.8.1 Zn/Co共掺杂TiO_2抗菌陶瓷XRD |
3.8.2 Zn/Co共掺杂TiO_2抗菌陶瓷SEM |
3.8.3 Zn/Co共掺杂TiO_2抗菌陶瓷抗菌性 |
3.9 污水浸泡及自然水冲刷对Zn/Co共掺杂TiO_2抗菌陶瓷抗菌性能的影响 |
3.9.1 不同污水浸泡时间后Zn/Co共掺杂TiO_2抗菌陶瓷抗菌性能的变化 |
3.9.2 不同自然水冲刷时间后Zn/Co共掺杂TiO_2抗菌陶瓷抗菌性能的变化 |
3.10 本章小结 |
第4章 浸渍提拉法制备Zn/Co共掺杂TiO_2抗菌陶瓷 |
4.1 引言 |
4.2 实验药品设备和抗菌陶瓷的制备步骤 |
4.2.1 实验设备 |
4.2.2 实验药品 |
4.3 抗菌陶瓷的制备 |
4.3.1 Zn/Co共掺杂TiO_2抗菌溶胶的制备 |
4.3.2 瓷砖样片的制备 |
4.3.3 浸渍提拉法制备工艺步骤 |
4.4 Zn/Co共掺杂TiO_2抗菌陶瓷抗菌性能评价方法 |
4.5 提拉速度对Zn/Co共掺杂TiO_2抗菌陶瓷性能及抗菌性的影响 |
4.5.1 Zn/Co共掺杂TiO_2抗菌陶瓷XRD |
4.5.2 Zn/Co共掺杂TiO_2抗菌陶瓷SEM |
4.5.3 Zn/Co共掺杂TiO_2抗菌陶瓷抗菌性 |
4.6 提拉浸渍时间对Zn/Co共掺杂TiO_2抗菌陶瓷性能及抗菌性的影响 |
4.6.1 Zn/Co共掺杂TiO_2抗菌陶瓷XRD |
4.6.2 Zn/Co共掺杂TiO_2抗菌陶瓷SEM |
4.6.3 Zn/Co共掺杂TiO_2抗菌陶瓷抗菌性 |
4.7 提拉镀膜层数对Zn/Co共掺杂TiO_2抗菌陶瓷性能及抗菌性的影响 |
4.7.1 Zn/Co共掺杂TiO_2抗菌陶瓷XRD |
4.7.2 Zn/Co共掺杂TiO_2抗菌陶瓷SEM |
4.7.3 Zn/Co共掺杂TiO_2抗菌陶瓷抗菌性 |
4.8 提拉焙烧温度对Zn/Co共掺杂TiO_2抗菌陶瓷性能及抗菌性的影响 |
4.8.1 Zn/Co共掺杂TiO_2抗菌陶瓷XRD |
4.8.2 Zn/Co共掺杂TiO_2抗菌陶瓷SEM |
4.8.3 Zn/Co共掺杂TiO_2抗菌陶瓷抗菌性 |
4.9 污水浸泡及自然水冲刷对Zn/Co共掺杂TiO_2抗菌陶瓷抗菌性能的影响 |
4.9.1 不同污水浸泡时间后Zn/Co共掺杂TiO_2抗菌陶瓷抗菌性能的变化 |
4.9.2 不同自然水冲刷时间后Zn/Co共掺杂TiO_2抗菌陶瓷抗菌性能的变化 |
4.10 本章小结 |
第5章 结论 |
参考文献 |
致谢 |
攻读硕士期间研究成果 |
(7)LiMn2O4粉体的溶胶凝胶及共沉淀制备工艺技术研究(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
第一章 绪论 |
1.1 引言 |
1.2 锂离子电池简介 |
1.2.1 锂离子电池的发展简史 |
1.2.2 锂离子电池结构 |
1.2.2.1 锂离子电池负极材料 |
1.2.2.2 锂离子电池电解质 |
1.2.2.3 锂离子电池正极材料 |
1.2.2.4 Li-Co-O体系 |
1.2.2.5 Li-Ni-O体系 |
1.2.2.6 Li-Mn-O体系 |
1.2.3 锂离子电池工作原理 |
1.2.4 锂离子电池特点 |
1.2.5 锂离子电池应用 |
1.3 锂离子电池发展现状 |
1.4 锂离子电池正极材料LiMn_2O_4的容量衰减 |
1.4.1 锰在电解质中的溶解 |
1.4.2 Jahn-Teller效应 |
1.4.3 电解质的分解 |
1.4.4 其它因素 |
1.5 锂离子电池正极材料LiMn_2O_4的改性研究 |
1.5.1 掺杂 |
1.5.1.1 "阴离子"技术 |
1.5.1.2 "阳离子"技术 |
1.5.1.3 选用掺杂离子时需考虑的因素 |
1.6 尖晶石LiMn_2O_4的软化学制备方法 |
1.6.1 溶胶凝胶法 |
1.6.2 Pechini法 |
1.6.3 共沉淀法(Co-precipitation method) |
1.6.4 水热法(Hydrothermal method) |
1.6.5 其他软化学方法 |
1.7 本论文研究意义及主要内容 |
第二章 溶胶凝胶法制备尖晶石型LiMn_2O_4粉体 |
2.1 实验原理 |
2.2 实验步骤 |
2.3 材料表征方法 |
2.3.1 差热-热重分析 |
2.3.2 X射线衍射分析 |
2.3.3 扫描电子显微镜 |
2.3.4 光电子能谱 |
2.4 结果与讨论 |
2.4.1 TG-DTA分析 |
2.4.2 pH值对制备LiMn_2O_4粉体结构与形貌的影响 |
2.4.3 烧结温度对制备LiMn_2O_4粉体结构与形貌的影响 |
2.4.4 烧结时间对制备LiMn_2O_4粉体结构与形貌的影响 |
2.4.5 不同升温速率对制备LiMn_2O_4粉体结构与形貌的影响 |
2.4.6 两步烧结对制备LiMn_2O_4结构与形貌的影响 |
2.4.7 LiMn_2O_4粉体的XPS分析 |
2.5 本章小结 |
第三章 溶胶凝胶法制备金属离子掺杂的LiM_xMn_(2-x)O_4粉体 |
3.1 实验步骤 |
3.2 金属Co离子的掺杂 |
3.3 金属Ni离子的掺杂 |
3.4 其他金属离子的掺杂 |
3.4.1 其他过渡金属离子的掺杂 |
3.4.2 其他非过渡金属离子的掺杂 |
3.5 本章小结 |
第四章 共沉淀法制备尖晶石型LiMn_2O_4粉体 |
4.1 实验步骤 |
4.2 结果与讨论 |
4.2.1 TG-DTA分析 |
4.2.2 烧结温度的影响 |
4.2.3 烧结时间的影响 |
4.2.4 升温速率的影响 |
4.2.5 共沉淀方法制备LiMn_2O_4粉体的XPS表征 |
4.3 本章小结 |
第五章 共沉淀法制备金属离子掺杂的LiM_xMn_(2-x)O_4粉体 |
5.1 实验步骤 |
5.2 结果与讨论 |
5.2.1 不同金属离子掺杂的LiM_(0.05)Mn_(1.95)O_4粉体XRD分析 |
5.2.2 掺杂不同金属离子的SEM分析 |
5.3 本章小结 |
第六章 结论 |
参考文献 |
致谢 |
攻读硕士期间主要学术成果 |
(8)自检测压电微传感器灵敏度优化及并行探测技术研究(论文提纲范文)
摘要 |
ABSTRACT |
目录 |
第一章 绪论 |
1.1 压电微传感器发展现状 |
1.1.1 压电陶瓷材料的发展 |
1.1.2 锆钛酸铅薄膜制备技术 |
1.1.3 基于锆钛酸铅薄膜的压电微传感器 |
1.2 微悬臂梁阵列并行检测系统 |
1.2.1 并行检测系统的发展 |
1.2.2 PZT薄膜压电微传感器阵列 |
1.3 致动型PZT薄膜器件 |
1.3.1 MEMS变形镜微致动器 |
1.3.2 全光纤相位调制器 |
1.4 本论文的研究意义及构成 |
1.4.1 本博士论文的研究目标和意义 |
1.4.2 本博士论文的构成 |
第二章 压电微悬臂梁灵敏度优化 |
2.1 压电微传感器的检测分辨率 |
2.1.1 谐振式压电微传感器的等效模型 |
2.1.2 压电微悬臂梁的机械参数 |
2.1.3 力探测分辨率 |
2.1.4 质量检测分辨率 |
2.1.5 提高检测分辨率的方法 |
2.2 压电微悬臂梁的压电电荷输出 |
2.2.1 压电物理学基础 |
2.2.2 压电电荷量的有限单元法计算 |
2.3 压电微悬臂梁的灵敏度优化 |
2.3.1 力探测压电微悬臂梁的灵敏度 |
2.3.2 质量检测压电微悬臂梁的灵敏度 |
2.4 本章小结 |
第三章 高性能PZT薄膜快速制备与微传感器加工 |
3.1 高性能PZT薄膜的快速制备技术 |
3.1.1 溶胶-凝胶法 |
3.1.2 快速热处理 |
3.1.3 镍酸镧种子层在PZT薄膜制备中的应用 |
3.2 PZT压电微悬臂梁阵列加工 |
3.2.1 加工流程 |
3.2.2 关键工艺研究 |
3.3 微悬臂梁的内应力与断裂机制 |
3.4 本章小结 |
第四章 微弱压电信号并行检测技术 |
4.1 PZT压电薄膜自驱动-自检测基础 |
4.1.1 自驱动-自检测的物理原理 |
4.1.2 等效电路 |
4.1.3 信号特征与检测需求 |
4.2 差动电荷放大电路 |
4.2.1 差动电荷放大原理 |
4.2.2 精度分析与系统设计 |
4.2.3 电路实现 |
4.3 并行驱动与并行检测 |
4.3.1 系统的并行工作模式 |
4.3.2 基于多路选择器的复用技术 |
4.3.3 基于谐振频率检测的并行工作模式 |
4.4 本章小结 |
第五章 PZT压电微悬臂梁并行探测系统 |
5.1 PZT压电微悬臂梁性能测试 |
5.1.1 针尖-样品的纳米逼近 |
5.1.2 力曲线测量 |
5.1.3 图像扫描实验 |
5.1.4 并行扫描中的问题 |
5.2 压电微传感器阵列并行质量检测 |
5.3 液体环境下的PZT压电悬臂梁 |
5.4 本章小结 |
第六章 致动型PZT薄膜器件应用 |
6.1 基于PZT薄膜的变形镜微致动器 |
6.1.1 PZT薄膜微致动器结构优化 |
6.1.2 PZT微致动器加工方法 |
6.1.3 PZT薄膜微致动器阵列性能测试 |
6.2 全光纤相位调制器 |
6.2.1 全光纤相位调制器模型 |
6.2.2 全光纤相位调制器参数优化 |
6.2.3 PZT全光纤相位调制器的加工及其性能 |
6.3 本章小节 |
附录 |
第七章 总结与展望 |
7.1 本论文的主要结论及展望 |
7.2 本论文的创新之处 |
参考文献 |
致谢 |
攻读博士学位期间论文发表情况 |
(9)溶胶凝胶法制备TiO2薄膜的微观结构及其摩擦磨损性能研究(论文提纲范文)
摘要 |
ABSTRACT |
第一章 绪论 |
第一节 纳米陶瓷薄膜的制备方法 |
1.1.1 物理气相沉积(PVD) |
1.1.2 化学气相沉积(CVD) |
1.1.3 溶胶-凝胶法(Sol-gel) |
1.1.4 其它方法 |
第二节 溶胶-凝胶法纳米陶瓷薄膜研究进展 |
1.2.1 溶胶-凝胶技术的发展 |
1.2.2 溶胶-凝胶技术的基本原理和工艺过程 |
1.2.3 溶胶凝胶法的特点 |
1.2.4 溶胶-凝胶纳米陶瓷薄膜的表征和物理、化学性能检测 |
1.2.5 溶胶-凝胶纳米陶瓷薄膜在摩擦学中的应用 |
第三节 选题意义及主要研究内容 |
参考文献 |
第二章 溶胶凝胶法制备TIO_2薄膜的微观结构及其摩擦磨损性能研究 |
第一节 体溶胶凝胶法制备TiO_2薄膜的微观结构及其摩擦磨损性能 |
2.1.1 引言 |
2.1.2 实验部分 |
2.1.3 结果与讨论 |
2.1.4 小结 |
第二节 表面溶胶凝胶法制备TiO_2薄膜的微观结构及其摩擦磨损性能研究 |
2.2.1 引言 |
2.2.2 实验部分 |
2.2.3 结果与讨论 |
2.2.4 小结 |
第三章 溶胶凝胶法制备掺杂类TiO_2薄膜的微观结构及其摩擦磨损性能研究 |
第一节 AG掺杂对TiO_2纳米薄膜结构及摩擦学性能的影响 |
3.1.1 引言 |
3.1.2 实验部分 |
3.1.3 结果与讨论 |
3.1.4 小结 |
第二节 SiO_2共溶掺杂体对TiO_2纳米薄膜结构...及摩擦磨损性能的影响 |
3.2.1 引言 |
3.2.2 实验部分 |
3.2.3 结果与讨论 |
3.2.4 小结 |
参考文献 |
第四章 结束语 |
4.1 主要研究内容及得到的主要结论 |
4.2 存在的问题 |
作者简介 |
硕士论文期间发表论文 |
致谢 |
(10)锆钛酸铅薄膜微阵列的制备及其铁电性能的研究(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
1 绪论 |
1.1 PZT铁电薄膜的研究现状及应用前景 |
1.1.1 PZT铁电薄膜在红外探测器上的应用 |
1.1.2 PZT铁电薄膜在非挥发性铁电存储器中的应用 |
1.2 PZT薄膜微阵列图形的研究现状 |
1.3 微阵列图形电学性能的研究现状 |
1.4 本论文的研究工作 |
1.4.1 前期实验介绍 |
1.4.2 本研究的目的及意义 |
1.4.3 本研究的内容 |
1.4.4 本研究的创新点 |
2 实验方案 |
2.1 实验方案的制定 |
2.2 实验条件 |
2.3 实验化学试剂 |
2.4 PZT感光溶胶的配制 |
2.4.1 以有机锆源为原料配制PZT光敏性溶胶 |
2.4.2 以无机锆源为原料配制PZT光敏性溶胶 |
3 PZT微阵列图形的制备 |
3.1 引言 |
3.2 实验方法 |
3.2.1 紫外光掩模照射法制备PZT薄膜微阵列图形 |
3.2.2 激光干涉法制备PZT薄膜微阵列图形 |
3.2.2.1 双光束双曝光激光干涉法制备PZT薄膜微阵列图形 |
3.2.2.2 四光束激光干涉法制备PZT薄膜微阵列图形 |
3.2.3 采用溶胶-凝胶模板法制备PZT微阵列图形 |
3.2.3.1 ZrO2二维格子的制备 |
3.2.3.2 以ZrO_2二维格子为模板制备PZT微阵列图形 |
3.3 结果与讨论 |
3.3.1 PZT凝胶薄膜的紫外感光特性分析 |
3.3.2 实验结果及微细加工工艺的影响因素 |
3.3.3 紫外光照对PZT薄膜铁电性能的影响 |
3.4 本章小结 |
4 微阵列格点铁电性能的研究 |
4.1 引言 |
4.2 电滞回线 |
4.2.1 电滞回线原理 |
4.2.2 电滞回线的测试方法 |
4.3 PZT微阵列格点铁电性的能测试 |
4.3.1 基于原子力显微技术的PZT薄膜铁电性能的研究 |
4.3.2 基于原子力显微技术的PZT微阵列格点的铁电性能研究 |
4.3.2.1 紫外光掩模照射法制备的PZT微阵列格点的铁电性能 |
4.3.2.2 激光干涉法制备的PZT微阵列格点的铁电性能 |
4.3.2.3 采用溶胶-凝胶模板法制备PZT微阵列格点的铁电性能 |
4.4 结果分析与讨论 |
4.5 探索改进的铁电性能测试技术 |
4.5.1 溶胶-凝胶工艺制备PZT微阵列格点顶电极 |
4.5.2 微阵列格点尺寸对顶电极制备的影响 |
4.5.3 制备顶电极后微阵列格点的铁电性能 |
4.6 结论与存在问题 |
5 结论 |
致谢 |
参考文献 |
附录 攻读学位期间发表的论文目录 |
四、溶胶──凝胶陶瓷薄膜制备工艺技术的研究(论文参考文献)
- [1]叠层陶瓷薄膜高温应变传感器关键结构研制[D]. 张朝阳. 大连理工大学, 2020(02)
- [2]溶胶凝胶法制备BiAlO3基储能薄膜及性能研究[D]. 李宗鑫. 武汉理工大学, 2020(09)
- [3]硅基氧化铝湿敏传感器制备及工艺研究[D]. 葛澍蔚. 电子科技大学, 2019(01)
- [4]Bi0.5Na0.5TiO3-SrTiO3基薄膜的制备及其储能性能研究[D]. 黄宁. 武汉理工大学, 2019(07)
- [5]高性能硅基MEMS热式风速传感器的研究[D]. 叶一舟. 东南大学, 2018(05)
- [6]Zn/Co共掺杂TiO2纳米材料抗菌陶瓷的制备工艺及其性能研究[D]. 薛菲. 东北大学, 2018(02)
- [7]LiMn2O4粉体的溶胶凝胶及共沉淀制备工艺技术研究[D]. 成萍. 四川师范大学, 2009(02)
- [8]自检测压电微传感器灵敏度优化及并行探测技术研究[D]. 吴亚雷. 中国科学技术大学, 2008(06)
- [9]溶胶凝胶法制备TiO2薄膜的微观结构及其摩擦磨损性能研究[D]. 贾庆远. 河南大学, 2007(06)
- [10]锆钛酸铅薄膜微阵列的制备及其铁电性能的研究[D]. 徐国敏. 西安理工大学, 2007(01)