Wafer-scale fabrication of self-actuated piezoelectric nanoelectromechanical resonators based on lead zirconate titanate (PZT)

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dc.contributor.author DEZEST, Denis
ensam.hal.laboratories
  459 Laboratoire d'analyse et d'architecture des systèmes [Toulouse] [LAAS]
dc.contributor.author THOMAS, Olivier
ensam.hal.laboratories
  12568 Laboratoire de Mécanique des Structures et des Systèmes Couplés [LMSSC]
dc.contributor.author MATHIEU, Fabrice
ensam.hal.laboratories
  459 Laboratoire d'analyse et d'architecture des systèmes [Toulouse] [LAAS]
dc.contributor.author MAZENQ, Laurent
ensam.hal.laboratories
  459 Laboratoire d'analyse et d'architecture des systèmes [Toulouse] [LAAS]
dc.contributor.author SOYER, Caroline
ensam.hal.laboratories
  1296 Institut d’Électronique, de Microélectronique et de Nanotechnologie (IEMN) - UMR 8520 [IEMN]
dc.contributor.author COSTECALDE, Jean
ensam.hal.laboratories
  1296 Institut d’Électronique, de Microélectronique et de Nanotechnologie (IEMN) - UMR 8520 [IEMN]
dc.contributor.author REMIENS, Denis
ensam.hal.laboratories
  1296 Institut d’Électronique, de Microélectronique et de Nanotechnologie (IEMN) - UMR 8520 [IEMN]
dc.contributor.author DEÜ, Jean-François
ensam.hal.laboratories
  12568 Laboratoire de Mécanique des Structures et des Systèmes Couplés [LMSSC]
dc.contributor.author NICU, Liviu
ensam.hal.laboratories
  459 Laboratoire d'analyse et d'architecture des systèmes [Toulouse] [LAAS]
dc.date.accessioned 2015-06-29T08:19:06Z
dc.date.available 2015-06-29T08:19:06Z
dc.date.issued 2015-01
dc.date.submitted 2015-02-03T09:26:25Z
dc.identifier.uri http://hdl.handle.net/10985/9654
dc.description.abstract 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. en
dc.description.sponsorship ANR/PNANO 2008, project NEMSPIEZO
dc.language.iso en
dc.publisher IOP Science
dc.rights Post-print
dc.subject NEMS en
dc.subject Large-scale integration en
dc.subject PZT en
dc.title Wafer-scale fabrication of self-actuated piezoelectric nanoelectromechanical resonators based on lead zirconate titanate (PZT) en
ensam.hal.id hal-01169283 *
ensam.hal.status accept *
dc.identifier.doi 10.1088/0960-1317/25/3/035002
dc.typdoc Articles dans des revues avec comité de lecture
dc.localisation Centre de Lille
dc.subject.hal Physique: matière Condensée: Science des matériaux
dc.subject.hal Sciences de l'ingénieur: Mécanique
dc.subject.hal Sciences de l'ingénieur: Mécanique: Matériaux et structures en mécanique
dc.subject.hal Sciences de l'ingénieur: Mécanique: Mécanique des structures
dc.subject.hal Sciences de l'ingénieur: Mécanique: Vibrations
dc.subject.hal Sciences de l'ingénieur: Micro et nanotechnologies/Microélectronique
ensam.audience Internationale
ensam.page 35002-35013
ensam.journal Journal of Micromechanics and Microengineering
ensam.volume 25
ensam.issue 3

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