圧電MEMSセンサにおける座屈ダイアフラム上圧電薄膜の構造的引張負荷歪みとその低減プロセスの検討

カテゴリ: 部門大会

論文No: 8P2-PS-33

グループ名: 【E】第40回「センサ・マイクロマシンと応用システム」シンポジウム

発行日: 2023/10/31

タイトル(英語): Structural strain of piezoelectric film and its suppression through fabrication process for piezoelectric MEMS sensors on buckled diaphragm structures

著者名: 山下 馨(京都工芸繊維大学), 山本 拳太朗(京都工芸繊維大学), 遠藤 凌摩(京都工芸繊維大学), 吉田 琢真(京都工芸繊維大学)

キーワード: 圧電|変換効率|ダイアフラム|座屈|応力|piezoelectrics|conversion efficiency|diaphragm|buckling|stress

要約(日本語): 振動型圧電ダイアフラム構造では座屈して静的撓みを呈すると変換効率が向上することが分かっている。MEMS超音波センサにおいてこれを利用し圧電体PZTの結晶配向を変更して応力を低減し撓み量の増大が図られたが,撓み量がある程度大きくなると感度が大きく低下した。この原因を座屈構造上での圧電体への負荷であると想定し,圧電体負荷を低減して感度低下を抑制できるプロセスについて検討して想定される感度向上を解析的に評価した。

要約(英語): The conversion efficiency of vibrating piezoelectric diaphragm structure is enhanced by static buckling. In MEMS ultrasonic sensors, the buckling deflection increased through decreasing the stress of piezoelectric PZT film, but the sensitivity decreased significantly over a certain buckling deflection. We investigated a process to suppress the decrease in sensitivity, and analytically evaluated the expected improvement in sensitivity.

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