力电多场鼓包法测定PZT铁电薄膜的横向压电系数

何元东¹，孙长振¹，毛卫国¹，毛贻齐²，张宏龙³，陈彦飞³，裴永茂³，方岱宁⁴

1. 湘潭大学材料科学与工程学院2. 湖南大学机械与运载工程学院3. 北京大学工学院4. 北京理工大学先进结构技术研究院

摘 要：为表征Pb(Zr_0.52Ti_0.48)O₃（PZT）薄膜的横向压电性能,以纯力场鼓包测试模型和铁电薄膜材料压电方程为基础,推导了PZT铁电薄膜的力电耦合鼓包本构模型。采用溶胶-凝胶法制备了PZT铁电薄膜,并通过化学腐蚀法获得PZT薄膜鼓包样品。在外加电压为0¹4V的条件下进行鼓包测试。结果表明,在纯力场作用下,PZT薄膜的弹性模量和残余应力分别为91.9GPa和36.2MPa;随着电压从2V变化到14V,PZT薄膜的横向压电系数d31从-28.9pm/V变化到-45.8pm/V。本工作所发展的力电耦合鼓包测试技术及力电耦合鼓包本构模型为评价铁电薄膜材料的横向压电性能提供了一种有效的分析方法。

关键词：横向压电系数;鼓包测试;力电耦合本构;锆钛酸铅薄膜;