热气动式电热驱动器件应用于办公打印和材料研究,其高可靠性微驱动基于液体发射,因此,相应的结构设计及材料要求都较高。其核心原理是由电热驱动薄膜本身的热传导,激发液体气泡成核,成核气泡生长、融合并最终驱动液滴的发射行为。评价气动式电热驱动的液滴发射性能,不仅需要聚焦薄膜本身,而且要观察气泡成核效果,更需要检测液滴发射状态。虽然,惠普和佳能公司已有比较完善的薄膜设计制造方法和测试系统,但是,国内相对缺乏系统而深入的工程研究与探索。本研究首先参考电热驱动薄膜制备原理,使用反应磁控溅射炉制备电热驱动TaN薄膜;通过控制N2流量来优化薄膜质量,得到厚度为1500 A,方阻为85 Ω/□的电热驱动薄膜。通过搭建气泡成核观察系统,观察比对电热驱动薄膜成核状态;利用液滴发射测量系统,量化阈值电压、驱动电压和寿命等参数维度,验证薄膜制备优化效果。研究表明:(1)通过控制N2流量能够有方向性地改变电热驱动薄膜方阻;(2)优化后的电热驱动薄膜,其气泡成核状态接近标准成核规则;(3)优化后的薄膜其阈值电压稳定,驱动电压重复性较好;薄膜的寿命最大可达6亿次发射。因此,对于热气动式电热驱动薄膜,一方面,若无其他材料因素影响,N2流量控制是改善TaN薄膜性能的主要因素;另一方面,评价热气动式电热驱动薄膜的驱动性能,需要通过系统观察和测量,才能更直观地判断。本文的研究具有一定的工程研究价值,制备优化的方向和性能测试的方法对国内相关研究领域可作一定补充。