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壓電陶瓷片，是一種應(yīng)用廣泛的電子陶瓷材料,，能夠?qū)崿F(xiàn)機(jī)械能與電能的相互轉(zhuǎn)化,。例如，壓電陶瓷蜂鳴片,，由壓電陶瓷片和金屬震動(dòng)板粘粘而成,，由振蕩電路激勵(lì)，通過逆壓電效應(yīng),，壓電陶瓷片產(chǎn)生一相對應(yīng)的形變即振動(dòng),，當(dāng)振動(dòng)頻率在音頻波段內(nèi)時(shí)就會(huì)發(fā)出對應(yīng)的音響。壓電陶瓷蜂鳴片廣泛應(yīng)用于電子鐘表,、汽車?yán)?、音響、通訊,、遙感,、計(jì)算器，電子玩具等產(chǎn)品,。

單層壓電陶瓷,，在壓電陶瓷兩面涂覆導(dǎo)電電極

壓電蜂鳴片與壓電蜂鳴器示意圖

相比于單層壓電陶瓷，多層壓電陶瓷具有低壓驅(qū)動(dòng),、薄型化,，高功率密度等優(yōu)點(diǎn)，因此有更大的應(yīng)價(jià)值,。

多層壓電陶瓷,，由 9 層壓電陶瓷構(gòu)成

低溫共燒多層壓電陶瓷具有驅(qū)動(dòng)電壓低，器件可靠性高,，位移量大,，易于集成化等優(yōu)點(diǎn)，且采用低溫共燒技術(shù),，相比于傳統(tǒng)的粘接技術(shù),，會(huì)改善元件的電學(xué)和機(jī)械特性。

多層壓電陶瓷結(jié)構(gòu)示意圖

多層壓電陶瓷由數(shù)層壓電材料組成,，與內(nèi)部電極交錯(cuò)排列,。內(nèi)部電極相繼定位為正極和負(fù)極，所有正電極都連接到組件一側(cè)的一個(gè)外部電極,。負(fù)極連接在組件的另一側(cè),。與單層壓電陶瓷相比，多層壓電陶瓷的很大優(yōu)勢在于,，在實(shí)現(xiàn)與單層壓電陶瓷相同的位移時(shí),，可以減少施加的電壓,。單層壓電陶瓷的位移等于壓電常數(shù) d33 乘以電壓，多層壓電陶瓷的位移等于壓電常數(shù) d33 乘以電壓乘以層數(shù),。

掃描隧道顯微鏡（STEM）使用了壓電陶瓷技術(shù),，掃描隧道顯微鏡要控制針尖在樣品表面進(jìn)行高精度的掃描，用普通機(jī)械的控制是很難達(dá)到這一要求的,。壓電陶瓷材料能以簡單的方式將 1mV-1000V 的電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換成十幾分之一納米到幾微米的位移,。

多層壓電陶瓷器件品質(zhì)要求較高，其內(nèi)部多層結(jié)構(gòu)需要使用掃描電鏡（SEM）觀察,，例如每一層陶瓷是否有缺陷,，多層陶瓷的厚度是否均勻，作為電極的銀層是否覆蓋均勻,，這些結(jié)構(gòu)影響著器件的使用壽命,。

以下采用飛納臺(tái)式場發(fā)射掃描電鏡能譜一體機(jī) Phenom Pharos 觀察多層壓電陶瓷內(nèi)部結(jié)構(gòu)：

樣品制備，將多層壓電陶瓷使用導(dǎo)電膠固定在觀察斷面的樣品臺(tái)上

飛納電鏡采用低真空技術(shù),，對不導(dǎo)電樣品,，無需噴金，可直接觀察,。飛納臺(tái)式掃描電鏡成像界面的右上角配置了彩色光學(xué)顯微鏡導(dǎo)航窗口,，可以實(shí)時(shí)定位要觀察的樣品，結(jié)合全自動(dòng)馬達(dá)樣品臺(tái),，點(diǎn)擊任意感興趣的位置,，視野即可快速移動(dòng)到該位置。

使用飛納臺(tái)式場發(fā)射電鏡能譜一體機(jī) Phenom Pharos 觀察多層壓電陶瓷斷面

9 層壓電陶瓷內(nèi)部結(jié)構(gòu)

陶瓷層與中間的電極層界面結(jié)合情況

陶瓷層與中間的電極層能譜面掃結(jié)果,，電極層主要成分是 Ag-Pd 合金

由于多層壓電陶瓷對工藝要求高,，因此非常有必要使用掃描電鏡觀察，飛納操作簡單,，效率高,，樣品無需噴金可直接觀察，是強(qiáng)有力的工具,。