一个高灵敏度的MEMS加速仪使用一个Sc_0.8Al_0.2N基四束结构

科学领域:

• 材料科学 材料科学 材料科学
• 机械工程 机械工程
• 电气工程 电气工程

背景情况:

• 微电子机械系统 (MEMS) 对于惯性传感至关重要.
• 压电材料为MEMS加速度计提供了高灵敏度.
• 提高MEMS加速度计的性能是一个正在进行的研究领域.

研究的目的:

• 提出并展示一个高灵敏度的MEMS压电加速度计.
• 为了研究使用酸化 (ScAlN) 薄膜以提高性能.
• 分析结构和电气设计以提高灵敏度和线性.

主要方法:

• 制造一个MEMS加速度计,具有质量证明和ScAlN压电横杆梁.
• 使用悬臂光束方法测量ScAlN的横向压电系数 (d31).
• 设备结构的理论分析和有限元建模.
• 制造加速仪的共振频率,工作频率,灵敏度和线性度的实验性表征.

主要成果:

• 该ScAlN薄膜的横向压电系数 (d31) 为-4.7661 pC/N,是纯AlN的2-3倍.
• 加速度计在480Hz时达到2.448mV/g的灵敏度.
• 最小可检测的加速和分辨率为1mg.
• 该装置在2g以下的加速时显示出良好的线性.

结论:

• 拟议的基于ScAlN的MEMS压电加速度计表现出高灵敏度和线性.
• 该设计采用ScAlN和串联电极,可有效检测低频振动.
• 这种技术适用于需要精确测量微妙加速度的应用.