Piezoelektrische AlN-Bimorphe als niederfrequent-resonante Mikroaktoren mit großem Stellweg

Abstract:
Der Einsatz von orientierten Aluminiumnitrid-Dünnschichten erlaubt trotz der im Vergleich zu anderen Piezomaterialien geringeren Piezoparameter den Aufbau sehr effizienter resonanter Mikroaktoren, die durch entsprechende Gestaltung von Federsteifigkeit und Masse bis in den Frequenzbereich <100 Hz bei nur 1 mm² Grundfläche genutzt werden können. Vorgestellt werden Bimorphe aus reinen AlN-Schichtstapeln ohne weitere passive Tragschichten, jedoch mit angehängter Siliciummasse, welche bereits bei einer Spannung <5 V sicher im Resonanzmode zu großen Auslenkungen (einige 10 µm bei <1 mm Balkenlänge) angeregt werden können. Der Einsatz von Bimorphen bietet darüber hinaus die Möglichkeit, Auslenkung und Phase der Schwingung in Bezug zum anregenden Signal auch auszulesen, wenn das Übersprechen des anregenden Signals durch ein geeignetes Elektrodendesign minimiert wird.