周元昉臺灣大學:機械工程學研究所蔡家豪Tsai, Chia-HaoChia-HaoTsai2010-06-302018-06-282010-06-302018-06-282009U0001-1408200915152900http://ntur.lib.ntu.edu.tw//handle/246246/187260　　本文研究在1737玻璃基板上製備PZT薄膜，以拓展PZT薄膜之應用範圍，並設計適當流程製作金屬－PZT－金屬之MIM結構，並設計特殊頂電極圖案對PZT薄膜進行週期極化。　由於玻璃基板為非晶形結構，因此加入氧化鈦薄膜作為緩衝層，在氧化鈦薄膜上再依序濺鍍鈦鉑金屬層，以此底電極成功在玻璃基板上製備PZT薄膜。　PZT薄膜之製備在室溫以射頻濺鍍法使用純氬氣進行濺鍍，經650℃退火後得到約0.86μm平整無裂縫之PZT薄膜，薄膜呈現完整鈣鈦礦結構，並以PZT（100）佔最大比例，所製備之PZT薄膜正向反向殘餘極化分別為9.17與9.38μC/cm2，正向反向矯頑電場分別為5.83與8.79MV/m。　本文以掀離法成功在PZT薄膜上製作所需圖案之金屬薄膜，並藉由PZT之MIM結構對PZT薄膜進行週期極化。　　Deposition of PZT thin films on 1737 glass substrates was studied in this thesis. A buffer layer of titanium dioxide and an adhesive layer of titanium were sputtered on the glass substrate before the deposition of platinum bottom electrode. This layered structure was annealed in vacuum to decrease the residual stress. These treatments ensure a successful preparation of PZT thin film on glass.　An RF sputter was employed to deposit PZT films at room temperature. After annealing at 650℃, perovskite structure dominates PZT film with (100) in the majority. The forward and reverse remanent polarization is 9.17μC/cm2 and 9.38μC/cm2 respectively while the forward and reverse coercive field is 5.83 MV/m and 8.79 MV/m.　Making use of the micro fabrication process, a metal-insulator-metal (MIM) structure with PZT thin films was constructed. The top platinum electrode was prepared with lift off technique. The PZT thin film is then periodically polarized by the electrode pattern. The measured S-parameters show that the periodically polarized PZT thin film absorbs more RF energy than its unidirectional polarized counterpart.致謝 I要 IIbstract III錄 IV目錄 VI目錄 VII一章 緒論 1.1. 研究動機 1.2. 壓電陶瓷發展歷史 1.3. 本文目的與內容簡介 2二章 PZT薄膜之特性與製備方式 4.1. 鐵電性 4.2. 壓電性 5.3. PZT之結晶結構與成份組成 5.4. PZT薄膜之製備方式 7.4.1. 射頻濺鍍法 7.4.2. 脈衝式雷射蒸鍍法 8.4.3. 溶膠凝膠法 8.4.4. 有機金屬分解法 9.4.5. 化學氣相沉積法 9三章 PZT薄膜之製備與分析 10.1. 實驗儀器 10.2. 濺鍍PZT薄膜之基板準備 11.2.1. 基板之選擇 11.2.2. 底電極的選擇與製備 11.3. 在矽晶片上濺鍍PZT薄膜與退火 12.4. 濺鍍氣體對濺鍍速率之影響 13.5. PZT薄膜結晶結構之分析 13.5.1. 不同參數製備PZT薄膜之結晶結構比較 13.5.2. 基板上不同位置結晶結構之差異 14.5.3. 退火對結晶結構之影響 14.5.4. 退火溫度對結晶結構之影響 15.6. PZT薄膜成份之分析 15.6.1. 不同參數製備PZT薄膜之成份比例比較 16.6.2. 基板上不同位置薄膜成份之差異 16.6.3. 退火對薄膜成份之影響 16.7. 在矽基板上製備PZT薄膜之標準作業程式 17.8. 在1737玻璃基板上製備PZT薄膜與退火 18.9. 在1737玻璃基板上製備PZT薄膜之標準作業程式 20四章 PZT薄膜之MIM結構製程設計 22.1. PZT薄膜之MIM結構製程方式介紹 22.2. 以掀離法製作MIM結構之製程設計 23.3. 以掀離法製作MIM結構之製作結果 26五章 結論與建議 29考文獻 30表 35圖 4010380149 bytesapplication/pdfen-US鋯鈦酸鉛壓電薄膜射頻濺鍍微機電製程週期極化PZTpiezoelectric thin filmRF sputterMEMSperiodically poledthesishttp://ntur.lib.ntu.edu.tw/bitstream/246246/187260/1/ntu-98-R94522519-1.pdf