环境振动能收集系统的微型压电悬臂梁设计与制作

功能材料与器件学报 , 2008, 14(1): 116-120. doi: 10.3969/j.issn.1007-4252.2008.01.026

环境振动能收集系统的微型压电悬臂梁设计与制作

杜小振 ^1, , 褚金奎 ^2, , 张海军 ^3, , 朴相镐 ^4,

1.精密与特种加工教育部重点实验室,大连理工大学,116023;辽宁省微纳米技术及系统重点实验室,大连理工大学,116023

2.精密与特种加工教育部重点实验室,大连理工大学,116023;辽宁省微纳米技术及系统重点实验室,大连理工大学,116023

3.精密与特种加工教育部重点实验室,大连理工大学,116023;辽宁省微纳米技术及系统重点实验室,大连理工大学,116023

4.精密与特种加工教育部重点实验室,大连理工大学,116023;辽宁省微纳米技术及系统重点实验室,大连理工大学,116023

基金项目: 教育部跨世纪优秀人才培养计划(NEC-04-0266) 国家自然科学基金(50475153)

关键词：微电源 , 压电悬臂梁 , PZT , MEMS

Design and fabrication of piezoelectric micro battery for vibration energy harvesting

研制长寿稳定电源已经成为微型无线传感网络中的关键技术之一,现有的化学电池容量有限,需要不断的逐个更换耗尽的电池,难以满足无线传感网的实际应用.本文提出利用压电材料的机电耦合特性收集环境振动能,该类型微电源有望成为MEMS提供长期电能.首先分析了利用压电材料收集振动能的原理,对微型悬臂梁结构的设计进行了简单的分析,重点介绍了用MEMS工艺加工微型悬臂梁的工艺流程.悬臂梁结构采用体硅和面硅加工工艺相结合,体硅工艺包括湿法和干法刻蚀硅及表面层结构,金属Pt层刻蚀等,面硅工艺包括溅射金属薄膜和利用Sol-Gel方法在Si/SiO2/Ti/Pt衬底上制作锆钛酸铅(Pb(Zr0.52Ti0.48)O3,PZT)压电薄膜等.经过反复工艺实验研究,确定一套稳定的微型压电能源的制作工艺流程.

参考文献

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