PZT pjezoelektrinės plokštelės: didelio našumo sprendimai naujos kartos MEMS

Sparčios MEMS (mikroelektromechaninių sistemų) evoliucijos eroje tinkamos pjezoelektrinės medžiagos pasirinkimas yra sprendimas dėl įrenginio veikimo. PZT (švino cirkonato titanato) plonasluoksnės plokštelės tapo geriausiu pasirinkimu prieš tokias alternatyvas kaip AlN (aliuminio nitridas), siūlančios puikią elektromechaninę jungtį pažangiems jutikliams ir pavaroms.

„Vetek Semiconductor“ teikia pramonėje pirmaujančias PZT-on-Si/SOI plokšteles. Naudodami pažangų plonasluoksnį nusodinimą, užtikriname išskirtinę plėvelės vienodumą ir kristalinę kokybę, specialiai sukurtą taip, kad įveiktų įprastas pramonės kliūtis, tokias kaip plėvelės nuovargis ir našumo pablogėjimas.

Pagrindinė architektūra: Pt ir PZT sinergija

Daugiasluoksnės rietuvės vientisumas yra esminis feroelektrinio veikimo pagrindas. Mūsų plokštelėse naudojama tiksliai suprojektuota metalinių elektrodų ir keraminių plonų plėvelių krūva:

• PZT pjezoelektrinė šerdis:Mūsų procesas orientuotas į griežtą kristalų orientacijos valdymą. Pasak Muralt (2000), PZT su (100) arba (001) pageidaujama orientacija duoda žymiai didesnę išilginę pjezoelektrinę konstantą. Optimizuotas „Vetek“ nusodinimas užtikrina stiprią (100) orientaciją, leidžiančią išgauti didžiulę energiją net ir esant mikronų storiui.
• Kritinis Pt elektrodo sluoksnis:Platina (Pt) yra ir elektros laidas, ir PZT augimo šablonas. Pt, žinomas dėl didelio laidumo ir šiluminio stabilumo aplinkoje, kurioje gausu deguonies, yra auksinis apatinių elektrodų standartas (Takahashi ir kt., 1994). Mes palaikome ypač mažą paviršiaus šiurkštumą (Ra <= 1,0 nm), kad būtų ideali sąsaja PZT branduoliui formuoti.
• Integruoti buferio sluoksniai:Norėdami slopinti elementų difuziją tarp PZT ir silicio substrato, mes įtraukiame tikslią buferinio sluoksnio sistemą. Šie sluoksniai veikia kaip fizinis barjeras ir įtempių buferis, užkertant kelią plėvelės atsisluoksniavimui ir užtikrinantis mechaninį visos plokštelės patikimumą sudėtingo MEMS ėsdinimo metu.

Tikslinės programos: kur naudojamas PZT?

Didelio našumo PZT plokštelės yra būtinos tais atvejais, kai reikalingas tikslus mechaninis-elektrinis jutiklis arba elektrinis-mechaninis paleidimas:

• Buitinė elektronika (PMUT):Tiksliniai klientai yra išmaniųjų telefonų modulių gamintojai ir biometrinės saugos įmonės. Naudojimo atvejis: PZT plėvelės generuoja aukšto dažnio ultragarso bangas, kad būtų galima aptikti pirštų atspaudus po ekranu. Palyginti su senais sprendimais, PZT pagrįsti PMUT siūlo gilesnį įsiskverbimą ir didesnę skiriamąją gebą (Akbari ir kt., 2016), leidžiančius saugiai atlikti 3D biometrinį autentifikavimą.
• Telekomunikacijos (RF MEMS):Tiksliniai klientai yra RF priekinių lustų kūrėjai ir 5G/6G infrastruktūros tiekėjai. Naudojimo atvejis: naudojant aukštą PZT elektromechaninio sujungimo koeficientą, kad būtų sukurti derinami filtrai. Tai sumažina signalo praradimą ir padidina pralaidumą, o tai labai svarbu norint valdyti spektro perkrovas 5G tinkluose.
• Pramoninis spausdinimas:Tiksliniai klientai yra pramoninių rašalinių spausdintuvų gamintojai ir lanksčių ekranų (OLED) gamintojai. Naudojimo atvejis: PZT plokštelės yra mikroapdirbamos į itin greitas pavaras. By deforming the ink chamber instantaneously, they achieve pico-liter precision fluid dispensing, a cornerstone for OLED manufacturing and high-res 3D printing.
• Sveikatos priežiūra:Tiksliniai klientai yra medicinos prietaisų tyrimų ir plėtros bei rankinio ultragarso paleidimo įmonės. Naudojimo atvejis: intravaskulinio ultragarso (IVUS) zondų naudojimas vidiniam vaizdavimui. Jis taip pat tarnauja kaip didelio efektyvumo, tylių medicininių purkštuvų širdis, skirta tiksliniam vaistų tiekimui.
• Automobiliai:Tarp tikslinių klientų yra autonominio vairavimo sprendimų tiekėjai ir išmaniųjų kabinos HMI kūrėjai. Naudojimo atvejis: automobilių ultragarsinių jutiklių aptikimo diapazono išplėtimas. Be to, jutikliniuose ekranuose pateikiamas Haptic Feedback, imituojantis fizinių mygtukų lytėjimo pojūtį.

Kodėl verta rinktis „Vetek Semiconductor“?

• Aukščiausios kokybės parametrai:Pjezoelektrinė konstanta d31 paprastai siekia 200 pC/N, o e31 koeficientas stabilus esant -15 C/m2.
• Universalūs substratai:Galimi 6 colių ir 8 colių formatai, įskaitant didelės varžos SOI substratus (> 5000 omų/cm).
• Tinkinimas pagal užsakymą:Mes palaikome klientų tiekiamas plokšteles (liejimo tarnyba) ir galime pritaikyti PZT ir Pt sluoksnių storio santykį, kad atitiktų jūsų konkrečius rezonanso dažnio reikalavimus.

Autorius:Sera Lee

Akademinės nuorodos:

[1] Muraltas, P. (2000). "PZT plonos plėvelės mikrojutikliui ir pavaroms: problemos ir pažanga."Mikromechanikos ir mikroinžinerijos žurnalas.

[2] Trolier-McKinstry, S. ir kt. (2018). "Pjezoelektrinės plonos plėvelės MEMS".Medžiagų tyrimų metinė apžvalga.

[3] Akbari, M. ir kt. (2016). "Pjezoelektriniai mikromechaniškai apdoroti ultragarsiniai keitikliai (pMUT) medicinos vaizdavimui."Pjezoelektriniuose MEMS rezonatoriuose.