بررسی تاثیر تنش های موضعی بر روی دیافراگم سیلیکانی طرح دار روی حسگرهای پیزوالکتریک نانو سیم های اکسید روی

خواص الکتریکی مواد پیزوالکتریک نانوساختاری توجه بسیاری از محققین را در دهه گذشته به خود جلب کرده است. این ویژگی­ها در میکرو حسگرهای پیزو الکتریک استفاده می­شود. نیروی محرکه مکانیکی معمولاً نتیجه تماس بین سطح پیزوالکتریک و یک جسم خارجی است. در این مقاله، تاثیر نیروی محرکه مکانیکی با استفاده از یک موج هوایی (آکوستیک) و یا خلاء بر روی دیافراگم سیلیکانی، مورد بررسی قرار گرفته شده است. تنش های موضعی ایجاد شده روی دیافراگم در اثر برخورد یک موج هوایی، تاثیر قابل توجهی روی ولتاژ پیک تا پیک حسگر پیزوالکتریک دارد که با اندازه گیری تغییرات این پارامتر می توان شدت موج هوایی را بدست آورد. برای بررسی این موضوع، دیافراگم بدون طرح و طرحدار که شامل میکروساختارهای سیلیکانی است مورد بررسی قرار گرفته شد و مشخص شد که ساخت یک حسگر پیزوالکتریک روی یک دیافراگم نازک و طرح دار می­تواند باعث افزایش ولتاژ پیک تا پیک تا حدود 3/1 برابر گردد. آشکارسازی این تنش­ها با استفاده از ماده پیزوالکتریک لایه نشانی شده روی دیافراگم نازک و منعطف، می­تواند به عنوان یک میکروفن پیزوالکتریک و یا یک فشار سنج عمل کند که وجود میکروساختارها روی دیافراگم باعث افزایش حساسیت آنها خواهد شد.  

local stresses effect on micro-machined silicon diaphragm on zinc oxide nanowires piezoelectric sensors

the electrical properties of nanostructured piezoelectric materials have attracted the attention of many researchers in the last decade. these features are used in piezoelectric micro-sensors. mechanical propulsion is usually the result of contact between a piezoelectric surface and a foreign object. in this paper, the effect of mechanical propulsion using an air wave (sound) or vacuum on a silicon diaphragm is investigated. the local stresses created on the diaphragm due to the impact of an air wave have a significant effect on the peak-to-peak voltage of the piezoelectric sensor, which can be measured by measuring changes in this parameter. to investigate this, a micromachined diaphragm of silicon was examined and it was found that fabricating a piezoelectric sensor on a thin and patterned diaphragm could increase the peak-to-peak voltage by about 1.3 times. detection of these stresses using piezoelectric material layered on the thin and formable diaphragm can act as a piezoelectric microphone or a barometer that the presence of microstructures on the diaphragm will increase their sensitivity.