摻雜是對(duì)ZnO壓電薄膜制備方法進(jìn)行優(yōu)化的手段之一。已有研究表明，摻釩ZnO薄膜的壓電系數(shù)比未摻雜的高一個(gè)數(shù)量級(jí)，可達(dá)110pm/V。目前，國際上主要采用磁控濺射法制備摻釩ZnO壓電膜，這種方法存在摻雜不充分、不均勻、摻雜濃度難以準(zhǔn)確控制等問題。

　　近期，中國科學(xué)院聲學(xué)研究所超聲學(xué)實(shí)驗(yàn)室研究員李俊紅團(tuán)隊(duì)采用改良溶膠-凝膠法制備摻釩ZnO薄膜，研究關(guān)鍵制備參數(shù)對(duì)薄膜結(jié)構(gòu)及壓電性能的影響，優(yōu)化薄膜的制備技術(shù)，明顯提高材料的壓電性能。

　　測(cè)試結(jié)果表明，隨著退火溫度的升高、時(shí)間的增長，薄膜的壓電性能先提高后降低，壓電系數(shù)最高可達(dá)240pm/V，是純ZnO薄膜壓電系數(shù)的約20倍。同時(shí)，與目前常用的磁控濺射法制備的ZnO:V薄膜相比，采用該研究提出的方法能使薄膜成分分布更加均勻，且摻雜更加充分，因此能更大程度地提高薄膜的壓電性能（目前已有的研究成果中，磁控濺射摻釩氧化鋅壓電薄膜的壓電系數(shù)最高為170pm/V）。將這種高性能摻雜氧化鋅壓電薄膜應(yīng)用到硅微壓電傳聲器、薄膜體聲波諧振器、壓電微機(jī)械超聲換能器、MEMS水聽器等器件中，可大大提高這些器件的性能，推動(dòng)其在移動(dòng)通訊、醫(yī)用超聲成像、水下目標(biāo)探測(cè)等方面的應(yīng)用。

　　相關(guān)成果發(fā)表在Journal of Alloys and Compounds上。研究得到國家自然科學(xué)基金、科院前沿科學(xué)重點(diǎn)研究項(xiàng)目資助。

　　論文鏈接 

不同高溫退火工藝制備的ZnO:V薄膜的X射線衍射譜圖

不同退火工藝得到的典型壓電測(cè)試曲線