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研究生:郭佩菁
研究生(外文):Pei-Ching Kuo
論文名稱:壓電薄膜系統與表面聲波元件之製作與量測
論文名稱(外文):Fabrication and Measurement of Piezoelectric Thin Films and SAW Devices
指導教授:馬劍清
指導教授(外文):Chien-Ching Ma
學位類別:碩士
校院名稱:國立臺灣大學
系所名稱:機械工程學研究所
學門:工程學門
學類:機械工程學類
論文種類:學術論文
論文出版年:2001
畢業學年度:89
語文別:中文
論文頁數:100
中文關鍵詞:鋯鈦酸鉛氧化鋅壓電表面聲波元件
外文關鍵詞:PZTZinc Oxidepiezoelectricsurface acoustic wave device
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本文主要研究內容,為使用有機金屬堆積法製作鋯鈦酸鉛薄膜,以及以射頻濺鍍法製作氧化鋅薄膜。並分別以所製作之兩種壓電薄膜為基礎,設計一中心頻率約為MHz等級之表面聲波元件。
在壓電薄膜之性質量測方面,本文藉由掃描式電子顯微鏡(SEM)觀察薄膜表面,於面外方向可以觀測到自然形成之極化軸;以X光繞射儀(XRD)分析,確定其具有壓電晶體之晶格結晶;以X光能散分析儀(EDAX)分析壓電薄膜成分比例;並使用HP4194A阻抗分析儀量測壓電系統之共振及反共振頻率,藉以換算機電耦合係數;最後,並運用RT-66A鐵電材料測試系統,量測鐵電遲滯曲線,以判斷壓電性質之優劣。於表面聲波元件方面,則使用HP4395A網路分析儀量測其中心頻率,計算得到相速度。
The main research of the thesis is to deposite Lead Zirconate Titanate (PZT) and Zinc Oxide (ZnO) thin films by MOD process and RF sputtering. Then, design and fabricate SAW devices based on the piezoelectric thin films.
In the measurement of piezoelectric thin films, the cross section and surface morphology obtained by SEM show that there is a natural out-plane polarized orientation. The X-ray diffraction patterns indicate that films indeed have piezoelectric crystal. Through EDAX analysis, the composition ratio of the thin films are obtained. The ferroelectric hysteresis curves are measured by ferroelectric test system, RT66A. The electromechanical coupling coefficient is estimated by measuring of resonance and anti-resonance frequency with the impedance analyzer, HP4194A. Finally, the SAW device characteristics are measured with the network analyzer, HP4395A.
中文摘要一
英文摘要二
目錄三
圖表目錄五
第一章 緒論1
1-1研究動機1
1-2文獻回顧2
1-3內容簡介4
第二章 壓電基本性質6
2-1壓電效應之根源6
2-2壓電效應8
2-3壓電方程式11
2-4壓電材料16
2-4.1鋯鈦酸鉛17
2-4.2氧化鋅19
第三章 表面聲波元件之原理20
3-1波動方程式20
3-2表面聲波元件原理32
3-3表面聲波元件分類35
第四章 壓電薄膜與表面聲波元件之製作38
4-1壓電薄膜製作38
4-1.1 有機金屬堆積法製作鋯鈦酸鉛薄膜38
4-1.2 射頻濺鍍法製作氧化鋅薄膜43
4-2表面聲波元件製作46
4-2.1 元件設計規格46
4-2.2 元件製作流程48
第五章 壓電薄膜與表面聲波元件之性質量測56
5-1壓電薄膜性質量測56
5-1.1 掃描式電子顯微鏡56
5-1.2 X光繞射圖61
5-1.3 X光能散分析儀70
5-1.4 機電耦合係數75
5-1.5 鐵電遲滯曲線78
5-2 表面聲波元件性質量測83
5-2.1 中心頻率與相速度83
第六章 結論85
6-1本文初步成果85
6-2未來研究方向85
參考文獻87
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