Получение пьезоэлектрических материалов для изделий функциональной электроники и исследование их электрофизических параметров

Исследование посвящено системному решению проблемы получения и измерения параметров функциональных слоев пьезоэлектрических пленок, пригодных для регистрации быстропеременного и статического давления с целью их использования в чувствительных элементах датчиков, что актуально для приборостроительной, нефтедобывающей, автомобильной, авиакосмической и др. отраслей. Решение данной проблемы основано на разработке, анализе и совершенствовании: моделей взаимосвязей параметров пьезоэлектрических материалов и внешних влияющих факторов; моделировании предельного количества циклов переключения поляризации пьезоэлектрического материала до наступления деградации его свойств, что позволяет оценить показатели надежности элементов функциональной электроники на основе исследуемых материалов; методов повышения воспроизводимости свойств и пьезоэлектрических характеристик, в том числе, посредством рентгеновского излучения, которое имеет преимущество перед традиционным термическим отжигом; методик получения функциональных слоев пьезоэлектрических пленок на основе оптимизации технологических режимов; разработка и совершенствование конструкций чувствительных элементов датчиков быстропеременного и статического давления, а также автоматизированных методов и средств измерений их электрофизических параметров. В существующих исследованиях представлены новые структурные материалы, обозначены достигнутые параметры изучаемых пьезоэлектрических материалов, а также продемонстрированы опытные устройства с пьезоэлектрическими чувствительными элементами. Однако при проведении любых экспериментов возникают факторы, искажающие достоверные данные. В пьезоэлектрических измерениях такими особенностями являются неточности при изготовлении чувствительного элемента, структурные изменения в поведении материалов с течением времени при их эксплуатации, погрешности при проведении измерений, внешние воздействующие факторы, оказывающие влияние, в основном, на аппаратную часть устройства. При этом доля представленных наработок при проектировании готовых аппаратно-программных изделий в отечественной литературе не превышает 15% от общего числа исследований, связанных с пьезоэлектрическим приборостроением. Такой показатель связан со сложностью комплексного подхода в данной области, свидетельствует о трудоемкости при создании оконечного устройства.