有限元结合纳米压痕法确定ZnO薄膜的压电系数

摘要

为准确表征横观各向同性ZnO薄膜材料的压电性能,以沉积在硅基底上的ZnO薄膜为研究对象,结合有限元法和纳米压痕法确定了ZnO薄膜的压电系数.正向分析,用ABAQUS软件的压电模块模拟了纳米压痕实验,分别确定了薄膜压电系数与最大加载力、加载曲线指数之间的无量纲方程.反向分析,对ZnO薄膜/硅基底体系进行纳米压痕实验,将实验最大加载力和加载曲线指数代入无量纲方程,确定ZnO薄膜的压电系数为e15=-0.40 C/m2,e31=-0.43 C/m2和e33=1.20 C/m2.本结论对ZnO薄膜的实际应用具有一定的指导意义.