基于多层悬臂梁的薄膜材料横向压电系数测试方法

摘要

本发明涉及微机电系统材料参数在线测试技术领域，提出基于多层悬臂梁的薄膜材料横向压电系数测试模型及方法。测试模型由三个中间层和顶层宽度组合非线性相关的悬臂梁构成。三个悬臂梁的底层、中间层和顶层的材料和厚度分别完全相同，长度也相同。测试方法是先测得悬臂梁的一阶谐振频率，再基于谐振频率法对各悬臂梁的各层材料杨氏模量进行提取，然后基于逆压电效应法测量任意一个悬臂梁的尖端位移，最后基于能量法解析得到该悬臂梁中间层所用薄膜材料的横向压电系数d₃₁。本发明提出的测试模型简单，其加工过程可与MEMS同步，没有特殊加工要求。测试方法求解复杂度低、计算量少，且易于操作，测试过程具备可重复性、稳定性和高效率，符合在线测试要求。