[00885479]铁酸铋膜材料、低温在硅基底上集成制备铁酸铋膜的方法及应用

　　①项目基本情况(包括产业上下游情况介绍) :由5G和AI等技术主导的物联网时代已经来临,几乎所有行业都将高度依赖智能化电子产品,而智能化电子产品需要从各种传感器接收信号传给执行器,并由执行器激活设备,以绿色环保的无铅压电薄膜为核心材料的压电MEMS系统是智能传感器领域的重要发展方向,在诸如微传感器、微执行器等小尺度、高集成换能器件中,有着广泛的应用,这些器件包括触觉反馈器、超声测距仪、环境微能量采集器、医用高频超声探头、MEMS微镜、压电式喷墨打印头、相机自动对焦执行器等。这些智能器件将推动包括半导体、生物医学,精密制造,航空航天和军工国防等在内的下游高科技产业的创新发展,是充满技术多样性和产业机会的蓝海领域。申报人在此方向,不仅依托国家基金项目发表了研究无铅压电薄膜性能及其测试方法的多篇科研论文,而且提出了与半导体工艺高度兼容的无铅压电薄膜的创新制备方法,获得了一系列的专利技术,为其产业化进程做好了准备。

　　②核心技术及指标:为了适应不同的使用环境以及由于小型化和集成化带来的材料稳定性指标的飘升,需要使用高居里点的无铅铁电压电材料。与此同时,为了便于产业化发展,这类材料的化学成分不能太过复杂,制备温度不宜过高。符合这些要求的材料主要包括铁酸秘(BiFeO3,居里点在820°C)和铌酸秘钙(CaBizNbz09,居里点在943°C) 。申请者拥有包括上述成果在内的3项有关铁酸秘压电薄膜的发明专利和1项有关铌酸秘钙压电薄膜的发明专利(详见下面的“知识产权情况”) 。达到的核心技术指标主要包括: (1)横向压电系数le31/2 2.5C/m?; (2)纵向压电系数d332120 pm/V(3) εr5 200 (@ 1kHz): (4) tg 2% (@ 1kHz); (5)制备温度<500C,居里温度2600C;(6)耐击穿电场30-90V/jm; (7)循环稳定性:在5V电压下经120万次压电驱动后,压电系数降低<5%; (8)老化稳定性:制备6个月后,压电系数降低<10%;15个月后,压电系数降低<15%。 (9)矫顽电场>200 kV/cm; (10)自偏压>10V。

　　项目效益分析：

　　④技术转化所需条件:用磁控溅射法在4英寸(中试)和6英寸(量产)晶圆片上实现高品质无铅压电薄膜的稳定生长,并在压电式超声换能器、压电微运动系统、压电式微扬声器等器件中展示该关键材料技术的工业应用。需建立年产硅基4英寸以上压电薄膜晶圆3000片的产线,将其价格降到3000元/片。为实现此转化目标,投资额度在6000万元左右,主要为设备(溅射仪及薄膜基本测试设备)和场地支出。场地为200-300平米工业级洁净间。