스펙트럼 분석기를 이용한 PZT 압전체 박막의 nm 변위 측정 (Nano Meter Displacement of a PZT Piezoelectric Thin Film by Using a Spectrum Analyzer)

서지정보

· 발행기관 : 한국물리학회
· 수록지 정보 : 새물리 / 69권 / 11호 / 1141 ~ 1146페이지
· 저자명 : 박봉찬, 석해진, 김태헌, 조신욱, 김일원, 김헌오

초록

Pb(Zr,Ti)O3 (PZT) 압전체는 센서, 초음파 모터, ㎛ 이하의 변위를 제어하기 위한 액츄에이터 등에광범위하게 사용되고 있다. 졸-겔 방법으로 Pt/TiO2/SiO2/Si 기판 위에 700 nm 두께의 PZT 박막을 증착한 후 레이저 도플러 진동계 (Laser Doppler Vibrometer, LDV)를 이용하여 교류 전압에 따른 nm 범위의미세 변위를 정밀하게 측정하였다. 실리콘 기판 위에 증착한 PZT 박막은 인가 전압에 의해 휘어지는특성에 의해 기판의 고정 정도에 따라 변위 값이 다르게 측정된다. 이런 기판의 고정 효과에 의한 오차 없이정확한 측정을 위해 접착제로 기판을 단단한 고정 판에 부착하여 측정하였고 저 전압에서 측정 정밀도를 높이기 위해 스펙트럼 분석기로 레이저 도플러 진동계의 출력 신호를 주파수 영역에서 분석하여 PZT 박막의 nm 변위를 정밀하게 측정하여 45 pm/V의 압전 계수를 얻었다.

영어초록

Pb(Zr,Ti)O3 (PZT) piezoelectric materials are widely used in sensors, ultrasonic motors, and actuators for controlling the displacement below micrometer ( m). We deposited a PZT film with a thickness of 700 nm on a Pt/TiO2/SiO2/Si substrate via the sol-gel technique. The displacement (in the nm range) of the PZT film according to the alternating voltage was accurately measured by using a Laser Doppler Vibrometer (LDV). The as-deposited PZT film on a silicon substrate was measured differently depending on the degree of clamping of the ac voltage applied to the substrate.
For accurate measurement without error due to the fixing effect of this substrate, it was measured by attaching it to a rigid adhesive fixed plate. We analyzed the output signal strength of the LDV in the frequency range of interest by using with a spectrum analyzer to increase the measurement accuracy at low voltage, resulting in a piezoelectric coefficient of 45 pm/V.

참고자료

· 없음