一、压电效应及压电资料
1、压电效应
压电资料是指遭到压力效果在其两头面会呈现电荷的一大类单晶或多晶的固体资料，它是进行能量转化和信号传递的重要载体。最早报导资料具有压电特性的是法国物理学家居里兄弟，1880年他们发现把重物放在石英晶体上，晶体某些外表会产生电荷，电荷量与压力成正比，并将其成为压电效应。压电效应可分为正压电效应和逆压电效应两种。某些介电体在机械力效果下产生形变，使介电体内正负电荷中心产生相对位移而极化，致使两头外表呈现符号相反的束缚电荷，其电荷密度与应力成份额。这种由“压力”产生“电”的现象称为正压电效应。反之，假如将具有压电效应的介电体置于外电场中，电场使介质内部正负电荷位移，导致介质产生形变。这种由“电”产生“机械变形”的现象称为逆压电效应。
2、压电资料
（1）压电单晶
压电单晶是指按晶体空间点阵长程有序成长而成的晶体。这种晶体结构无对称中心，因此具有压电性。如石英晶体、镓酸锂、锗酸锂、锗酸钛以及铁晶体管铌酸锂、钽酸锂等。压电单晶资料的成长办法包含水热法、提拉法、坩埚下降法和泡生法等。
（2）压电陶瓷
压电陶瓷则泛指压电多晶体， 是指用必要成份的质料进行混合、成型、高温烧结，由粉粒之间的固相反应和烧结进程而取得的微细晶粒无规则调集而成的多晶体， 具有压电性的陶瓷称压电陶瓷。压电陶瓷资料具有杰出的耐湿润、耐磨和耐高温功能，硬度较高，物理和化学功能安稳。压电陶瓷资料包含钛酸钡BT、锆钛酸铅PZT、改性锆钛酸铅、偏铌酸铅、铌酸铅钡锂PBLN、改性钛酸铅PT等。
（3）压电薄膜
压电薄膜资料是原子或原子团经过或溅射的办法堆积在衬底上而构成的，其结构可所以费静态、多晶乃至是单晶。压电薄膜制备的器材不需要运用价格昂贵的压电单晶，只要在衬底上堆积一层很薄的压电资料，因此具有经济和省料的特色。而且制备薄膜进程中依照必定取历来堆积薄膜，不需要进行极化定向和切开等工艺。别的，使用压电薄膜制备的器材使用规模广泛、制造简略、本钱低价，一起其能量转化效率高，还能与半导体工艺集成，契合压电器材微型化和集成化的趋势。
压电薄膜的首要制备办法
现在使用较为广泛的压电薄膜资料首要有氮化铝AlN）、氧化锌（ZnO）和 PZT系列的压电薄膜资料。功能比较如下表所示：
AlN是一种具有纤锌矿结构的重要III-V族氮化物，其结构安稳性高。与ZnO和PZT压电薄膜相比较，AlN薄膜的压电呼应较低，可是其长处在于AlN薄膜的声波速较高，这就使得AlN薄膜能够用来制备高频下如GHz的滤波器件和高频谐振器等。此外，AlN压电薄膜是一种很好的高温资料，因为AlN资料的压电性在温度为1200℃时仍旧杰出，所以AlN压电薄膜器材能够习惯高温环境，该薄膜资料还具有很高的化学安稳性，在腐蚀性作业环境下薄膜器材仍旧能够正常作业而不受影响。AlN资料还具有杰出的热传导功能，在器材作业时会及时将产生的热量传导出去，不会因为产热过多而削减器材的运用寿命。因为AlN薄膜资料的多方面功能长处使其得到了相应的使用。例如根据AlN压电薄膜的体声波谐振器（FBAR），其谐振频率可达GHz，在通讯范畴得到了广泛的使用。
ZnO与AlN相同具有纤锌矿结构。高质量高c轴择优取向的ZnO具有很好的压电功能。ZnO晶格常数与硅衬底相差不多，所以晶格匹配度高。现在制备洁净度高的ZnO薄膜技能现已很老练。可是，ZnO很大的缺点在于难以用于恶劣的环境，因为其是两性氧化物，所以抗腐蚀的才能很弱，这就影响了其在一些特定环境下的使用。
锆钛酸铅是由PbTiO3和PbZrO3组成的二元系固溶体，其化学式为Pb（Zr1-xTIx）O3，简写为PZT。PbTIO3和PbZrO3均是ABO3型钙钛矿结构，所以PZT也是钙钛矿结构。此外，还能够在PZT中增加其它微量元素（如铌、锑、锡、锰、钨等）来改进功能。
PZT薄膜是现在使用最为广泛的压电资料之一，便是高压电特性的PZT资料现已被很多使用在了扬声器、超声成像探头、超声换能器、蜂鸣器和超声电机等电子器材中。最早人们使用溶胶-凝胶法制备了PZT薄膜，并在MEMS器材中进行实践使用，如驱动器、换能器和压力传感器。跟着薄膜制备技能的进步，开端涌现出多种制备手法，而且也使用多种技能制备了PZT压电薄膜，如磁控溅射技能、脉冲激光堆积技能（PLD）、化学气相堆积（CVD）和金属化合物气相堆积技能等。PZT压电薄膜与非铁电的ZnO资料相比较，最重要的长处便是PZT资料具有铁电性，在必定的外加电场和温度条件下，PZT资料内部电畴产生滚动，自发极化方向从头确认，这样使得在多晶资料中本来随机摆放的极化轴经过电场的效果取向摆放而产生了净压电呼应。所以PZT资料的压电功能要高于ZnO资料，是ZnO的两倍以上。在光电子学、微电子学、微机电体系和集成光学等范畴，PZT薄膜现已被广泛使用。
PZT薄膜资料具有高介电常数、低的声波速度、高的耦合系数，横向压电系数和纵向压电系数在三者之中最高，也被视为三者之中最为有出路的压电薄膜资料，可是PZT薄膜制备进程杂乱，与MEMS工艺兼容性较差，制备进程须严格控制各组分的份额，压电特性遭到晶向、成分配比、颗粒度等要素影响，重复制备高质量的PZT薄膜存在较大困难。现在工业界最常选用的压电资料仍以AlN为干流。
