Entwicklung und Charakterisierung piezokeramischer Dickschichten mit hohem aktorischen Potenzial für aktive Mikrosysteme

Siebgedruckte piezokeramische Dickschichten eignen sich für Sensoren, Aktoren oder Ultraschallwandler. Zur Auslegung von Dickschicht-Aktoren werden grundlegende Kenntnisse über die elektromechanischen Eigenschaften benötigt. Diese Arbeit beschreibt die elektromechanischen Eigenschaften piezokeramischer Dickschichten unter Klein- und Großsignalbedingungen. Durch gezielte Variationen der Biegerlänge und Materialien werden Einflüsse auf die Gefügeentwicklung, das Arbeitsvermögen und weitere elektromechanische Kennwerte beschrieben und optimale Herstellungsparameter identifiziert. Interdigitalelektroden (IDE) ermöglichen die Polarisation und Ansteuerung der piezokeramischen Schicht in der Ebene (in-plane). Aufgrund des das-Effektes kommt es zur Dehnung in der Ebene, woraus eine Verdopplung der Biegung in entgegengesetzter Richtung zu through-thickness-Aktoren resultiert. In der Arbeit wird das Arbeitsvermögen siebgedruckter in-plane-Biegeaktoren in Abhängigkeit vom Substratmaterial, von der Biegerlänge und vom piezokeramischen Material beschrieben und diskutiert. An zwei Mikropositioniersystemen wird die Eignung piezokeramischer Dickschichtaktoren für adaptive optische Systeme gezeigt.