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.

Помимо устройств MEMS, те же принципы точного производства позволяют создавать высоконадежные визуальные решения, такие какПрозрачный светодиодный дисплей, которые требуют стабильного качества для тысяч модулей.

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 устройств: 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.