在Si上的巨型压电,用于高活性MEMS
1Department of Materials Science and Engineering, University of Wisconsin, Madison, WI 53706, USA.
Science (New York, N.Y.)
|November 19, 2011
概括
我们开发了先进的微电机械系统 (MEMS),使用-酸-酸 (PMN-PT) 薄膜. 这些MEMS为能源采集和医学成像等多种应用提供了卓越的压电性能.
科学领域:
- 材料科学 材料科学 材料科学
- 电气工程 电气工程
- 纳米技术纳米技术
背景情况:
- 带有压电层的微电子机械系统 (MEMS) 可实现集成传感和执行.
- 将高性能压电材料如-酸-酸 (PMN-PT) 集成到MEMS中一直是一个重大挑战.
- 现有的MEMS通常缺乏用于先进应用所需的巨型压电响应.
研究的目的:
- 在基板上合成高质量的PMN-PT表轴薄膜.
- 为了克服将巨型压电材料集成到MEMS设备中的局限性.
- 为了证明这些异构结构在增强设备性能方面的潜力.
主要方法:
- 在使用 (001) SrTiO3模板层的邻近 (001) 晶片上,PMN-PT薄膜的表轴生长.
- 使用PMN-PT薄膜制造的微型杆装置的制造.
- 压电系数和机电合的表征.
主要成果:
- 在PMN-PT薄膜中实现了优越的压电系数 (e(31,f) = -27 ± 3 C/m2).
- 在极低的驱动电压下证明了微型杆的启动.
- 观察到大电机械合,与散装PMN-PT单晶相似.
结论:
- 成功地将巨大的压电PMN-PT薄膜集成到MEMS中.
- 这些异构结构为高效的压电MEMS提供了一条途径.
- 潜在的应用包括超声波成像,微流体,传感和能量收集.
