以二氧化碳雷射改善PZT 薄膜於焦电感测器之应用 - 国立宜兰大学机械 ....PDFVIP

論文類別 7 Actuators and Mechanical/Physical Sensors 2 Fabrication and Packaging Technologies 論文類別優先順序， ( Times New Roman 8pt) 以二氧化碳雷射改善PZT 薄膜於焦電感測器之應用 1 2 2 3 4 5 蕭俊卿 、楊雅芬 、趙振綱 、胡毓忠 、張瑞慶 、張培仁 1 國立台灣大學奈米機電系統研究中心 ,台北市 106羅斯福路 4段號1 , 02ext.21, cchsiao@mail.nems.ntu.edu.tw 2 國立台灣科技大學機械工程系 ,台北市 106大安區基隆路4段43號 3 宜蘭大學機械與機電工程學系, 宜蘭市260神農路 1段號1 4 聖約翰科技大學機械與電腦輔助系,台北縣 251淡水鎮淡金路4段499號 5 台灣大學應用力學研究所 ,台北市 106羅斯福路 4段號1 空零組件的精密性其設備成本較高。因此本文使用氣 摘要 膠沈積法沈積 PZT 薄膜，其具有高速率鍍膜及高密度 鋯鈦酸鉛(PZT)焦電薄膜感測器利用焦電效應，將 薄膜，厚膜範圍從1μm至50μm 、降低成本及縮短時間、 溫度變化轉成焦電訊號。焦電感測器之焦電響應成為 乾式製程且不需額外的粘結劑等 [3-4] ，因此逐漸受重 感測器優劣之重要指標，而影響焦電響應因素有吸收 視及研究。但是沈積於基材上PZT 薄膜為結晶性不佳 層厚度與材質、焦電層薄膜品質、隔熱層材質與厚度、 的結構，若要展現其焦電特性，勢必要有高品質的鈣 基材種類與厚度及極化條件等。因此本文主要探討以 鈦礦結構，則必須對薄膜施以高溫退火處理，可是高 退火方式改善 PZT 薄膜品質，其薄膜採用氣膠沈積法 溫長時間處理，會造成元素擴散、氧化及電極層剝落 沈積於Au/Cr/Si N /Si 基材上，並以CO雷射及爐管退 3 4 2 等問題出現，將會影響電性特性而降低元件的品質 火製作高品質與擇優取向的鈣鈦礦結構之PZT 薄膜， [5] 。為了解決這些問題，近年有學者研究利用雷射退 並以X射線繞射儀 (XRD)探查PZT 薄膜的晶體結構。 火進行薄膜熱處理[6-7] ，試圖減低擴散效應及改善製 焦電感測器量測方式主要以氦氖雷射，搭配斷波器控 程。其退火方式在室溫中讓試片吸收光波能量，使材 制紅外線的頻率，來量測焦電感測器之電壓響應。實 料晶格產生震動轉成熱能進行退火，不但可使退火溫 驗結果顯示，以 2μm厚之 PZT 薄膜使用CO雷射退 2 2 2 度大幅降低，退火時間縮短，並且可