Tesis doctoral de Sheila Gonzalez Castilla
Resumen esta tesis trata del desarrollo de una tecnología para la fabricación de microsistemas electromecánicos actuados piezoeléctricamente. El material piezoeléctrico activo utilizado es el nitruro de aluminio depositado en forma de película delgada por pulverización reactiva. Las características principales de esta tecnología son la utilización de técnicas de micromecanizado en superficie y de procesos de baja temperatura compatibles con las tecnologías de fabricación microelectrónica sobre silicio. este desarrollo ha incluido la elección de los materiales con distinta funcionalidad (contactos, capas de sacrificio, capas piezoeléctricas, etc.) Y su procesado (técnicas de depósito y grabado). La elección de cada material se ha realizado tras un proceso de selección y optimización de varios materiales. Así, entre otras propiedades, se ha optimizado el óxido de silicio poroso como capa de sacrificio de alta velocidad de ataque, el nitruro de silicio como capa estructural compatible con la capa de sacrificio, y el nitruro de aluminio como capa activa piezoeléctrica. También se han estudiado diferentes métodos de caracterización estructural y piezoeléctrica de cara a optimizar el proceso de depósito de las láminas de nitruro de aluminio sobre molibdeno para garantizar el crecimiento de películas de gran calidad cristalina y piezoeléctrica. para validar la tecnología, se han fabricado microrresonadores piezoeléctricos que se han caracterizado por interferometría láser y vibrometría de efecto doppler, lo que ha permitido determinar su respuesta en frecuencia. También se ha realizado un modelo de la respuesta en frecuencias de estos dispositivos. Por otra parte, la respuesta de los dispositivos se ha caracterizado mediante espectroscopia de admitancias. El uso de un condensador piezoeléctrico ha permitido actuar y detectar simultáneamente los desplazamientos inducidos mediante técnicas eléctricas debido a las variaciones de los campos eléctricos internos producidos en el material piezoeléctrico al ser deformado. se ha evaluado la viabilidad de usar estos dispositivos como sensores de masa o como actuadores cuasi-estáticos. En primer lugar se han cargado los dispositivos con distintas masas cubriéndolos con capas de dióxido de silicio de distinto espesor depositadas por pulverización y se ha medido el cambio de las frecuencias de resonancia. La mejor sensibilidad de masa obtenida es del mismo orden que los mejores sensores másicos de características similares publicados en la bibliografía. Por último se ha probado la aplicación de los dispositivos fabricados como actuadores cuasi-estáticos. La aplicación de una tensión continua a baja frecuencia da lugar a un movimiento de la zona en voladizo cuya magnitud es del orden de algunas micras, suficiente para algunas aplicaciones como, por ejemplo, microinterruptores.
Datos académicos de la tesis doctoral «Tecnologías de fabricación de microsistemas electromecánicos actuados piezoeléctricamente con nitruro de aluminio«
- Título de la tesis: Tecnologías de fabricación de microsistemas electromecánicos actuados piezoeléctricamente con nitruro de aluminio
- Autor: Sheila Gonzalez Castilla
- Universidad: Politécnica de Madrid
- Fecha de lectura de la tesis: 20/07/2009
Dirección y tribunal
- Director de la tesis
- Enrique Iborra Grau
- Tribunal
- Presidente del tribunal: Jesús Sangrador garcia
- beatriz Romero herrero (vocal)
- José Luis Sánchez de rojas aldavero (vocal)
- lucía Vergara herrero (vocal)