Title :

High voltage excitation and nonlinear transmission of a 16 MHz AlN-based piezoelectric micro-machined ultrasonic transducer

Author(s) :

Liu, Wen-Juan [Auteur]
Institut d’Électronique, de Microélectronique et de Nanotechnologie - Département Opto-Acousto-Électronique - UMR 8520 [IEMN-DOAE]
Matériaux et Acoustiques pour MIcro et NAno systèmes intégrés - IEMN [MAMINA - IEMN]
Institut d’Électronique, de Microélectronique et de Nanotechnologie - UMR 8520 [IEMN]
Xu, Wei Jiang [Auteur]
Institut d’Électronique, de Microélectronique et de Nanotechnologie - Département Opto-Acousto-Électronique - UMR 8520 [IEMN-DOAE]
Transduction, Propagation et Imagerie Acoustique - IEMN [TPIA - IEMN]
Institut d’Électronique, de Microélectronique et de Nanotechnologie - UMR 8520 [IEMN]
INSA Institut National des Sciences Appliquées Hauts-de-France [INSA Hauts-De-France]
Zhou, Jia [Auteur]
Zhejiang University
Smagin, Nikolay [Auteur]
Institut d’Électronique, de Microélectronique et de Nanotechnologie - Département Opto-Acousto-Électronique - UMR 8520 [IEMN-DOAE]
Institut d’Électronique, de Microélectronique et de Nanotechnologie - UMR 8520 [IEMN]
Toubal, Malika [Auteur]
Institut d’Électronique, de Microélectronique et de Nanotechnologie - Département Opto-Acousto-Électronique - UMR 8520 [IEMN-DOAE]
Institut d’Électronique, de Microélectronique et de Nanotechnologie - UMR 8520 [IEMN]
He, Leming [Auteur]
State Key Laboratory of ASIC and System
Wang, Xubo [Auteur]
State Key Laboratory of ASIC and System
Yu, Hao [Auteur]
Beijing University of Posts and Telecommunications [BUPT]
Gu, Yuandong [Auteur]
Agency for science, technology and research [Singapore] [A*STAR]
Xu, Jinghui [Auteur]
Agency for science, technology and research [Singapore] [A*STAR]
Chehami, Lynda [Auteur]
Institut d’Électronique, de Microélectronique et de Nanotechnologie - Département Opto-Acousto-Électronique - UMR 8520 [IEMN-DOAE]
Transduction, Propagation et Imagerie Acoustique - IEMN [TPIA - IEMN]
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]
Matériaux et Acoustiques pour MIcro et NAno systèmes intégrés - IEMN [MAMINA - IEMN]
Institut d’Électronique, de Microélectronique et de Nanotechnologie - UMR 8520 [IEMN]
Ren, Junyan [Auteur]
State Key Laboratory of ASIC and System

Conference title :

2018 IEEE International Ultrasonics Symposium (IUS)

City :

Kobe

Country :

Japon

Start date of the conference :

2018-10-22

Journal title :

Proceedings of IEEE International Ultrasonics Symposium, IUS 2018

Publisher :

IEEE

English keyword(s) :

"AlN"
"Cavity SOI"
"PMUT"
"High Voltage Excitation"
"CMOS-compatible"

HAL domain(s) :

Sciences de l'ingénieur [physics]
Sciences de l'ingénieur [physics]/Acoustique [physics.class-ph]
Sciences de l'ingénieur [physics]/Optique / photonique

English abstract : [en]

This paper reports the performance of a 16 MHz AlN-based piezoelectric micro-machined ultrasonic transducer (PMUT) under high voltage excitation and determines its limit of power transmission capability. The proposed PMUT ...
Show more >This paper reports the performance of a 16 MHz AlN-based piezoelectric micro-machined ultrasonic transducer (PMUT) under high voltage excitation and determines its limit of power transmission capability. The proposed PMUT array consists of 44×39 elements fabricated on a silicon-on-insulator (SOI) substrate with 1 µm AlN thin film on 5 µm silicon membrane. With all the array elements electrically connected together, the electrical impedance of the PMUT was 11.6-j30 Ohm at 15.8 MHz resonant frequency in air and 4.72-j25 Ohm at 13.9 MHz when the device was water charged. The LDV (Laser Doppler Vibrometer) measurements showed that the transmission efficiency and the bandwidth for free vibration were 1.7 nm/V and 2.1%, respectively. The resonance modes were specifically associated with the substrate and the cavity structure but they are 10~15 dB less in amplitude than the fundamental resonance of the array. Nonlinear behavior was observed when increasing the burst amplitude and the PMUT array broke down when the input mean power applied on the single element exceeded 5.2 mW. This strategy is potentially applied to CMOS-compatible high-resolution ultrasonography.Show less >

Language :

Anglais

Peer reviewed article :

Oui

Audience :

Internationale

Popular science :

Non

Collections :

• Institut d'Électronique, de Microélectronique et de Nanotechnologie (IEMN) - UMR 8520

Source :

Harvested from HAL