Resonant behavior control through ferroelectric polarization and its applications to vibratory MEMS devices with improved functionality

通过铁电极化控制谐振行为及其在具有改进功能的振动 MEMS 器件中的应用

• 批准号: 23360136
• 负责人: YAMASHITA Kaoru
• 金额: $ 12.56万
• 依托单位: Kyoto Institute of Technology
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• 财政年份: 2011
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2011-04-01 至 2014-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-23360136/
• 关键词: 圧電体; 強誘電体; MEMS; 共振; 分極; 応力

Functionalities of vibratory MEMS (micro-electro-mechanical systems) devices have been improved using piezoelectricity with ferroelectric polarization of the ferroelectric material in the device. Resonant frequency control has firstly been investigated through converse-piezoelectric stress by applying external voltage, and it has been clarified that the frequency controllability by the stress and the effect of the shape of the vibrating plate to the controllability. The effects of the applied voltage to the performance of MEMS sensors have next been revealed through static deformation of the device plate due to the converse-piezoelectric stress and improvement of piezoelectric properties through alignment of ferroelectric polarization. We have finally dealt with ultrasonic array sensor and its array as instances of the vibratory MEMS device to apply the results of the investigation and proposed an improvement method of their sensitivity and measurement technique with super-resolution.

振动 MEMS（微机电系统）设备的功能已通过使用压电性以及设备中铁电材料的铁电极化而得到改进。首先通过施加外部电压的逆压电应力来研究谐振频率控制，并阐明了应力的频率可控性以及振动板的形状对其可控性的影响。接下来，通过由于逆压电应力引起的器件板的静态变形以及通过铁电极化对齐来改善压电性能，揭示了施加电压对 MEMS 传感器性能的影响。我们最终以超声波阵列传感器及其阵列作为振动MEMS器件的实例来应用研究结果，并提出了一种改进其灵敏度和超分辨率测量技术的方法。

项目成果

Diaphragm Buckling Control of Ultrasonic Microsensors Through Converse-Piezoelectric Stress for High Sensitivity

通过逆压电应力控制超声波微传感器的隔膜屈曲以获得高灵敏度

• 发表时间: 2014
• 作者: K. Yamashita;H. Tanaka;M. Noda
• 通讯作者: M. Noda

Tunability and sensitivity modification by poling on PZT film of frequency-tunable ultrasonic microsensors

频率可调谐超声波微传感器 PZT 薄膜极化的可调谐性和灵敏度修改

• 发表时间: 2013
• 作者: S. Okamoto;M. Furuta;N. Kikuchi;O. Kitakami;T. Shimatsu;H. Aoi;Kaoru Yamashita
• 通讯作者: Kaoru Yamashita

圧電ダイアフラム型超音波センサのポーリングによる感度変化とその面内応力の影響

压电膜片式超声波传感器极化引起的灵敏度变化及其对面内应力的影响

• 发表时间: 2014
• 期刊: 電気学会論文誌 E
• 作者: 山下馨;田中光;森本篤;野田実
• 通讯作者: 野田実

マイクロ超音波センサの高感度化構造プロセスにおける圧電体/SiO2ダイアフラムの自発的座屈方向制御

微型超声波传感器高灵敏结构工艺中压电材料/SiO2膜片自发屈曲方向控制

• 发表时间: 2012
• 作者: J. -H. Park;M. Miyao;T. Sadoh;J. Nara and S. Adachi;田中光
• 通讯作者: 田中光

逆圧電応力による圧電ダイアフラム型超音波センサの撓み制御

利用反向压电应力控制压电膜片式超声波传感器的偏转

• 发表时间: 2014
• 作者: Gaku Isobe;Takufumi Maeda;Kanako Ohta;Yuriko Yokouchi;Peter Bornmann;Tobias Hemsel and Takeshi Morita;中村 俊博;田中光
• 通讯作者: 田中光