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Instrumentation, Mesure, Métrologie

1631-4670
Revue des Systèmes
 

 ARTICLE VOL 13/3-4 - 2013  - pp.39-58  - doi:10.3166/i2m.13.3-4-39-58
TITRE
Capteurs et transducteurs à base de structures résonantes en nitrure d'aluminium

TITLE
Aluminum nitride MEMS resonator-based sensors and transducers

RÉSUMÉ

Ce papier passe en revue une variété de capteurs et de transducteurs à base de structures résonantes, en mettant plus particulièrement l’accent sur les capteurs thermiques, gravimétriques (de masse), de force ou encore d’autres grandeurs mécaniques. À base de couches minces en nitrure d’al uminium AlN, ces capteurs sont fabriqués en utilisant les technologies classiques des systèmes microélectromécaniques (MEMS). Les capteurs gravimétriques sont capables de détecter toute variation de masse déposée à la surface du résonateur. Les capteurs de force, adaptés aux applications électrostatiques et inertielles, exploitent la contrainte supplémentaire appliquée sur la surface du résonateur, et qui génère une redistribution locale des charges. Un autre type de capteur exploite le coefficient de température du résonateur pour détecter les variations de température du milieu ambiant. Des notions utiles sur les mécanismes mis en jeu dans ce genre de capteurs sont abordées, et peuvent servir pour d’autres applications.



ABSTRACT

This paper reviews a variety of aluminum - nitride - based resonant sensors and transducers with particular emphasis on mass, force, thermal and other mechanical sensing. Aluminum Nitride (AlN) is the active layer as for sensors to operate in acoustic-wave mode, which are fabricated using mainstream thin-film MEMS technologies. Mass sensors are able to detect the amount of mass deposited on the surface of the resonator by leveraging on mass-loading detection mechanism. Force sensors are suitable for electrostatic, inertial and applied force applications, by exploiting the strain added to the resonator when the force generates charge redistribution and/or stiffening of AlN. Another type of sensors use the temperature coefficient of frequency (TCF) of the resonator to sense the thermal variations of the atmosphere close to the resonator. In the paper we provide insight on the involved mechanisms and applications of the different sensor applications of AlN.



AUTEUR(S)
Humberto CAMPANELLA

MOTS-CLÉS
résonateurs acoustiques, nitrure d’aluminium, dispositifs à ondes acoustiques, capteurs de masse, capteurs inertiels, capteurs thermiques, capteurs piézoélectriques, capteurs de pression

KEYWORDS
acoustic resonators, aluminum nitride, acoustic wave devices, mass sensors, inertia sensors, thermal sensors, piezoelectric sensors and transducers, pressure sensors

LANGUE DE L'ARTICLE
Français

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