Wafer-scale fabrication of self-actuated ...
Document type :
Article dans une revue scientifique: Article original
Title :
Wafer-scale fabrication of self-actuated piezoelectric nanoelectromechanical resonators based on lead zirconate titanate (PZT)
Author(s) :
Dezest, Denis [Auteur]
Équipe NanoBioSystèmes [LAAS-NBS]
Thomas, Olivier [Auteur]
Laboratoire des Sciences de l'Information et des Systèmes : Ingénierie Numérique des Systèmes Mécaniques [LSIS- INSM]
Laboratoire de Mécanique des Structures et des Systèmes Couplés [LMSSC]
Mathieu, Fabrice [Auteur]
Service Instrumentation Conception Caractérisation [LAAS-I2C]
Mazenq, Laurent [Auteur]
Service Techniques et Équipements Appliqués à la Microélectronique [LAAS-TEAM]
Soyer, Caroline [Auteur]
Institut d’Électronique, de Microélectronique et de Nanotechnologie - UMR 8520 [IEMN]
Costecalde, Jean [Auteur]
Institut d’Électronique, de Microélectronique et de Nanotechnologie - UMR 8520 [IEMN]
Remiens, Denis [Auteur]
Institut d’Électronique, de Microélectronique et de Nanotechnologie - Département Opto-Acousto-Électronique - UMR 8520 [IEMN-DOAE]
Deü, Jean-François [Auteur]
Laboratoire de Mécanique des Structures et des Systèmes Couplés [LMSSC]
Nicu, Liviu [Auteur]
Équipe NanoBioSystèmes [LAAS-NBS]
Équipe NanoBioSystèmes [LAAS-NBS]
Thomas, Olivier [Auteur]
Laboratoire des Sciences de l'Information et des Systèmes : Ingénierie Numérique des Systèmes Mécaniques [LSIS- INSM]
Laboratoire de Mécanique des Structures et des Systèmes Couplés [LMSSC]
Mathieu, Fabrice [Auteur]
Service Instrumentation Conception Caractérisation [LAAS-I2C]
Mazenq, Laurent [Auteur]
Service Techniques et Équipements Appliqués à la Microélectronique [LAAS-TEAM]
Soyer, Caroline [Auteur]

Institut d’Électronique, de Microélectronique et de Nanotechnologie - UMR 8520 [IEMN]
Costecalde, Jean [Auteur]
Institut d’Électronique, de Microélectronique et de Nanotechnologie - UMR 8520 [IEMN]
Remiens, Denis [Auteur]

Institut d’Électronique, de Microélectronique et de Nanotechnologie - Département Opto-Acousto-Électronique - UMR 8520 [IEMN-DOAE]
Deü, Jean-François [Auteur]
Laboratoire de Mécanique des Structures et des Systèmes Couplés [LMSSC]
Nicu, Liviu [Auteur]
Équipe NanoBioSystèmes [LAAS-NBS]
Journal title :
Journal of Micromechanics and Microengineering
Pages :
35002-35013
Publisher :
IOP Publishing
Publication date :
2015-01
ISSN :
0960-1317
HAL domain(s) :
Physique [physics]/Matière Condensée [cond-mat]/Science des matériaux [cond-mat.mtrl-sci]
Sciences de l'ingénieur [physics]/Mécanique [physics.med-ph]
Sciences de l'ingénieur [physics]/Mécanique [physics.med-ph]/Matériaux et structures en mécanique [physics.class-ph]
Sciences de l'ingénieur [physics]/Mécanique [physics.med-ph]/Mécanique des structures [physics.class-ph]
Sciences de l'ingénieur [physics]/Mécanique [physics.med-ph]/Vibrations [physics.class-ph]
Sciences de l'ingénieur [physics]/Micro et nanotechnologies/Microélectronique
Sciences de l'ingénieur [physics]/Matériaux
Sciences de l'ingénieur [physics]/Acoustique [physics.class-ph]
Sciences de l'ingénieur [physics]/Mécanique [physics.med-ph]
Sciences de l'ingénieur [physics]/Mécanique [physics.med-ph]/Matériaux et structures en mécanique [physics.class-ph]
Sciences de l'ingénieur [physics]/Mécanique [physics.med-ph]/Mécanique des structures [physics.class-ph]
Sciences de l'ingénieur [physics]/Mécanique [physics.med-ph]/Vibrations [physics.class-ph]
Sciences de l'ingénieur [physics]/Micro et nanotechnologies/Microélectronique
Sciences de l'ingénieur [physics]/Matériaux
Sciences de l'ingénieur [physics]/Acoustique [physics.class-ph]
English abstract : [en]
In this paper we report an unprecedented level of integration of self-actuated nanoelectromechanical system (NEMS) resonators based on a 150 nm thick lead zirconate titanate (PZT) thin film at the wafer-scale. A top-down ...
Show more >In this paper we report an unprecedented level of integration of self-actuated nanoelectromechanical system (NEMS) resonators based on a 150 nm thick lead zirconate titanate (PZT) thin film at the wafer-scale. A top-down approach combining ultraviolet (UV) lithography with other standard planar processing technologies allows us to achieve high-throughput manufacturing. Multilayer stack cantilevers with different geometries have been implemented with measured fundamental resonant frequencies in the megahertz range and Q-factor values ranging from ~130 in air up to ~900 in a vacuum at room temperature. A refined finite element model taking into account the exact configuration of the piezoelectric stack is proposed and demonstrates the importance of considering the dependence of the beam’s cross-section upon the axial coordinate. We extensively investigate both experimentally and theoretically the transduction efficiency of the implemented piezoelectric layer and report for the first time at this integration level a piezoelectric constant of d31 = 15 fm.V−1. Finally, we discuss the current limitations to achieve piezoelectric detection.Show less >
Show more >In this paper we report an unprecedented level of integration of self-actuated nanoelectromechanical system (NEMS) resonators based on a 150 nm thick lead zirconate titanate (PZT) thin film at the wafer-scale. A top-down approach combining ultraviolet (UV) lithography with other standard planar processing technologies allows us to achieve high-throughput manufacturing. Multilayer stack cantilevers with different geometries have been implemented with measured fundamental resonant frequencies in the megahertz range and Q-factor values ranging from ~130 in air up to ~900 in a vacuum at room temperature. A refined finite element model taking into account the exact configuration of the piezoelectric stack is proposed and demonstrates the importance of considering the dependence of the beam’s cross-section upon the axial coordinate. We extensively investigate both experimentally and theoretically the transduction efficiency of the implemented piezoelectric layer and report for the first time at this integration level a piezoelectric constant of d31 = 15 fm.V−1. Finally, we discuss the current limitations to achieve piezoelectric detection.Show less >
Language :
Anglais
Peer reviewed article :
Oui
Audience :
Internationale
Popular science :
Non
Source :
Files
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