Пьезоэлектрические пластины PZT: высокопроизводительные решения для МЭМС нового поколения

В эпоху быстрого развития МЭМС (микроэлектромеханических систем) выбор правильного пьезоэлектрического материала является решающим решением для производительности устройства. Тонкопленочные пластины PZT (цирконат-титанат свинца) стали лучшим выбором по сравнению с такими альтернативами, как AlN (нитрид алюминия), обеспечивая превосходное электромеханическое соединение для современных датчиков и исполнительных механизмов.

Vetek Semiconductor предлагает ведущие в отрасли пластины PZT-on-Si/SOI. Используя передовые технологии нанесения тонких пленок, мы обеспечиваем исключительную однородность и кристаллическое качество пленки, специально разработанные для преодоления типичных отраслевых препятствий, таких как усталость пленки и ухудшение характеристик.

Базовая архитектура: синергия Pt и PZT

Целостность многослойного пакета имеет основополагающее значение для производительности сегнетоэлектрика. В наших пластинах используется прецизионный набор металлических электродов и тонких керамических пленок:

• Пьезоэлектрический сердечник PZT:Наш процесс сосредоточен на строгом контроле ориентации кристаллов. Согласно Муральту (2000), ЦТС с предпочтительной ориентацией (100) или (001) дает значительно более высокую продольную пьезоэлектрическую постоянную. Оптимизированное осаждение Vetek обеспечивает сильную (100) ориентацию, обеспечивая огромную отдачу энергии даже при толщине микронного уровня.
• Критический слой платинового электрода:Платина (Pt) служит одновременно электрическим проводником и матрицей для роста PZT. Платина, известная своей высокой проводимостью и термической стабильностью в средах, богатых кислородом, является отраслевым золотым стандартом для подовых электродов (Takahashi et al., 1994). Мы поддерживаем сверхнизкую шероховатость поверхности (Ra <= 1,0 нм), чтобы обеспечить идеальный интерфейс для зародышеобразования ЦТС.
• Интегрированные буферные слои:Чтобы подавить диффузию элементов между ЦТС и кремниевой подложкой, мы используем прецизионную систему буферного слоя. Эти слои действуют как физический барьер и буфер напряжений, предотвращая расслоение пленки и обеспечивая механическую надежность всей пластины во время сложного травления МЭМС.

Целевые применения: где используется ЦТС?

Высокопроизводительные пластины PZT необходимы для применений, требующих точного механо-электрического измерения или электромеханического срабатывания:

• Бытовая электроника (PMUT):Целевыми клиентами являются производители модулей для смартфонов и фирмы, занимающиеся биометрической безопасностью. Вариант использования: пленки PZT генерируют высокочастотные ультразвуковые волны для распознавания отпечатков пальцев под дисплеем. По сравнению с устаревшими решениями, PMUT на основе PZT обеспечивают более глубокое проникновение и более высокое разрешение (Акбари и др., 2016), обеспечивая безопасную биометрическую аутентификацию 3D.
• Телекоммуникации (РЧ МЭМС):В число целевых клиентов входят разработчики радиочастотных интерфейсных микросхем и поставщики инфраструктуры 5G/6G. Вариант использования: Использование высокого коэффициента электромеханической связи PZT для создания настраиваемых фильтров. Это сводит к минимуму потери сигнала и расширяет полосу пропускания, что имеет решающее значение для управления перегрузкой спектра в сетях 5G.
• Промышленная печать:Целевыми клиентами являются производители промышленных струйных принтеров и производители гибких дисплеев (OLED). Пример использования: пластины PZT подвергаются микрообработке в сверхбыстрых приводах. Мгновенно деформируя чернильную камеру, они достигают пиколитра точного дозирования жидкости, что является краеугольным камнем в производстве OLED-дисплеев и 3D-печати с высоким разрешением.
• Здравоохранение:Целевыми клиентами являются стартапы, занимающиеся исследованиями и разработками медицинского оборудования, а также стартапы по производству портативных ультразвуковых устройств. Вариант использования: использование датчиков внутрисосудистого ультразвука (ВСУЗИ) для визуализации внутренних органов. Он также служит основой высокоэффективных бесшумных медицинских небулайзеров для адресной доставки лекарств.
• Автомобильная промышленность:Целевыми клиентами являются поставщики решений для автономного вождения и разработчики HMI для умной кабины. Вариант использования: расширение диапазона обнаружения автомобильных ультразвуковых датчиков. Кроме того, он обеспечивает тактильную обратную связь на сенсорных экранах, имитируя тактильные ощущения от физических кнопок.

Почему стоит выбрать Vetek Semiconductor?

• Превосходные параметры:Пьезоэлектрическая константа d31 обычно достигает 200 пКл/Н, а коэффициент e31 стабилен при -15 Кл/м2.
• Универсальные субстраты:Доступны в 6-дюймовом и 8-дюймовом форматах, включая подложки SOI с высоким удельным сопротивлением (> 5000 Ом/см).
• Индивидуальная настройка:Мы поддерживаем пластины, поставляемые заказчиком (литейное производство), и можем настроить соотношение толщины слоев PZT и Pt в соответствии с вашими конкретными требованиями к резонансной частоте.

Автор:Сера Ли

Академические ссылки:

[1] Муральт, П. (2000). «Тонкие пленки ЦТС для микросенсоров и исполнительных механизмов: проблемы и прогресс».Журнал микромеханики и микроинженерии.

[2] Тролье-МакКинстри, С. и др. (2018). «Пьезоэлектрические тонкие пленки для МЭМС».Ежегодный обзор исследований материалов.

[3] Акбари, М. и др. (2016). «Пьезоэлектрические микромашинные ультразвуковые преобразователи (pMUT) для медицинской визуализации».В пьезоэлектрических МЭМС-резонаторах.