Elaboration et caractérisation de films épais piézoélectriques sérigraphiés sur alumine, silicium, aciers inoxydables et vitrocéramiques

= Processing and characterisation of screen-printed piezoelectric thick films on alumina, silicon, stainless steels and glass- ceramics

• Auteur / Autrice : Laurence Seveyrat
• Direction : Paul Gonnard, Laurent Lebrun
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Génie électrique
• Date : Soutenance en 2002
• Etablissement(s) : Lyon, INSA
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : LGEF - Laboratoire de Génie Electrique et Ferroélectricité (Lyon, INSA)

Mots clés

Mots clés contrôlés

Piézoélectricité

Résumé

Le travail traite de l'élaboration par sérigraphie de couches épaisses de ferroélectriques de quelques dizaines de microns d'épaisseur, et de leur caractérisation diélectrique et piézoélectrique, pour des applications dans les microsystèmes. L'emploi de substrats autres que l'alumine a nécéssité des modifications du procédé, notamment en ce qui concerne la recherche d'éléctrodes et de couches barrières adaptées, et l'abaissement du budget thermique par l'ajout d'aides au frittage. Ainsi sont réalisés des films de titanates de plomb sur vitrocéramiques et aciers inoxydables, avec des propriétés proches de celles des matériaux massifs, et des films PZT 52/48 sur silicium avec de bons coefficients d33(150pC/N) et Kt(0. 45), ce dernier étant estimé à l'aide des équations des modéles à ondes planes. Des différences, entre les films épais et les céramiques massives, et entre les divers types de matériaux, sont mises en évidence et discutées.

The work deals with the processing by screen-printing of ferroelectric thick films with thicknesses around tens microns, and their dielectric and piezoelectric characterization. These thick films can be used for microsystems applications. The use of other substrates instead of alumina needs to modify the process: convenient electrode and barrier layers must be found, and the sintering temperatures must be lowered by the addition of sintering aids. As a consequence lead titanate fims are made on glassceramics and stainless steels, with properties close to the bulk ceramic ones and PZT 52/48 films on silicon with good d33 (150 pC/N) and kt (0. 45) coefficients. Kt is estimated with the help of plane wave models equations. Some differences between the thick films and the bulk ceramics, and between different types of materials, are shown off and discussed.