压电薄膜特性参数的测量方法

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1、第31卷第4期压电与声光Vo1．31No．42009年8月PIEZOELECTECTRICS&AC0UST00PTICSAug．2009文章编号：1004—2474(2009)04—0608—05压电薄膜特性参数的测量方法王青萍。，范跃农，姜胜林。(1．湖北第二师范学院物理与电子工程系，湖北武汉430205；2．景德镇陶瓷学院机械电子工程系，江西景德镇333403；3．华中科技大学电子科学与技术系教育部敏感陶瓷工程研究中心，湖北武汉430074)摘要：随着电子元器件向微型、高灵敏、集成等方向发展，薄膜材料及器件在微机电(M

2、EMS)系统中得到广泛应用，而测量压电薄膜特性参数的方法与体材料相比有很大的不同。介绍了当前测量压电薄膜特性参数的两大类方法：直接测量法(包括气腔压力法、悬臂梁法、激光干涉法和激光多普勒振动法)和间接测量法(传统阻抗分析法)，详细分析了这些方法的基本原理、测试表征、应用状况及存在的问题，比较了这些方法的优缺点，并对未来压电薄膜特性参数的测试表征作了展望。关键词：压电薄膜；压电参数；测量方法中图分类号：TN3O；TM282文献标识码：AMeasurementMethodsforPiez0electricCoefficient

3、ofPiez0electricThinFilmsWANGQing-ping～，FANYue-nong2，JIANGSheng-lin。(1．HubeiUniversityofEducation，PhysicsElectronicsDept．Wuhan430205，China；2．JingdezhenCeramicInstitute。Mechanism&ElectronicsDept．．Jingdezhen333403。China；3．Dept．ofElectronicScienceandTechnology。Enginee

4、ringResearchCentreforFunctionalCeramicsMOEHuazhongUniversityofScienceandTechnology，Wuhan430074，China)Abstract：Filmmaterialsanddeviceshavebeenwidelyusedinmicro—electromechanicalsystem(MEMS)systemwiththedevelopmentofmicromation，highsensitivityandintegrationofelectro

5、nicdevices．Butthemeasurementmethodsforpiezoelectricpropertiesofpiezoelectricthinfilmsareverydifferentfromthoseofbulkmaterials．Twocategoriesofmeasuringpiezoelectricpropertiesofpiezoelectricthinfilmswereintroducedinthispaper：directmeas—urement(includingpneumaticpres

6、surerig，cantilevermethod，laserinterferometermethodandlaserDopplervibro—metermethod)andindirectmeasurement(conventionalimpedanceanalyzer)．Thebasicprinciple，measurementchar—acterization，applicationstatusandproblemswereallillustratedinthispaper，theadvantages／disadvan

7、tagesofthesetechniqueswerecomparedforpiezoelectricapplicationsandthefuturedevelopmentofmeasurementcharacterizationofpiezoelectricthinfilmswerepredicted．Keywords：piezoelectricthinfilm；piezoelectriccoefficient；measurementmethods压电薄膜作为一种很有前景的材料被广泛应目前，对于薄膜压电参数的测量方法有很多

8、种，用在微机电系统(MEMS)中，比如微致动器、微泵、本文主要选取几种可靠性较好，精度较高的方法加化学传感器及移动通信中的射频滤波器l1等。对以介绍。这些方法主要分为直接测量法和间接测量MEMS器件中压电薄膜的研究有助于新器件的建法两类。前者利用正逆压电效应，直接检测到由外模和设计，因此，准确测量压电薄