V掺杂ZnO压电薄膜

无铅高压电系数

以钒纳米结构掺杂的无铅ZnO压电薄膜，为微机械超声换能器提供无毒高性能的压电层，并可集成于梁岛结构以增强机电耦合。

Zhang, Xingxu · Hao, Wu · Yuhui, Zhang · 罗剑 · Tao, Ye · 陶凯 · 邓进军 · 马炳和 · 苑伟政

Journal of Materiomics 2025

参数信息

压电系数

194.5 pm/V

技术优势

无铅也能高系数

钒纳米结构掺杂将 ZnO 的压电系数提高到 194.5 pm/V，优于大多数掺杂 ZnO 薄膜，摆脱对有毒 PZT 的依赖。

响应更强

梁岛结构膜比传统固支膜获得更好的机电耦合，使 p-MUT 成功实现测距，提升器件灵敏度。

工艺兼容

采用标准微加工工艺制备原型，并与 ZnO 掺杂和退火等参数优化结合，便于在现有 MEMS 产线上集成。

应用场景

• 压电微机械超声换能器：作为无铅压电层，替代PZT用于医疗成像和测距，消除毒性。
• MEMS压电器件：提供高压电系数的ZnO薄膜，用于MEMS执行器和传感器提升性能。
• 无铅压电传感器：以无毒材料实现高灵敏度，用于环境监测或生物医学传感。
• 柔性压电器件：ZnO薄膜可集成于柔性基底，用于可穿戴能量收集或触觉传感。