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壓電陶瓷片，是一種應用廣泛的電子陶瓷材料，能夠?qū)崿F(xiàn)機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板粘粘而成，由振蕩電路激勵，通過逆壓電效應，壓電陶瓷片產(chǎn)生一相對應的形變即振動，當振動頻率在音頻波段內(nèi)時就會發(fā)出對應的音響。壓電陶瓷蜂鳴片廣泛應用于電子鐘表、汽車喇叭、音響、通訊、遙感、計算器，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、薄型化，高功率密度等優(yōu)點，因此有更大的應價值。

多層壓電陶瓷，由 9 層壓電陶瓷構成

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

多層壓電陶瓷結構示意圖

多層壓電陶瓷由數(shù)層壓電材料組成，與內(nèi)部電極交錯排列。內(nèi)部電極相繼定位為正極和負極，所有正電極都連接到組件一側(cè)的一個外部電極。負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，在實現(xiàn)與單層壓電陶瓷相同的位移時，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，掃描隧道顯微鏡要控制針尖在樣品表面進行高精度的掃描，用普通機械的控制是很難達到這一要求的。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)部多層結構需要使用掃描電鏡（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，這些結構影響著器件的使用壽命。

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

樣品制備，將多層壓電陶瓷使用導電膠固定在觀察斷面的樣品臺上

飛納電鏡采用低真空技術，對不導電樣品，無需噴金，可直接觀察。飛納臺式掃描電鏡成像界面的右上角配置了彩色光學顯微鏡導航窗口，可以實時定位要觀察的樣品，結合全自動馬達樣品臺，點擊任意感興趣的位置，視野即可快速移動到該位置。

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

9 層壓電陶瓷內(nèi)部結構

陶瓷層與中間的電極層界面結合情況

陶瓷層與中間的電極層能譜面掃結果，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，是強有力的工具。