MEMS 공정을 통한 마이크로 Pb(Zr,Ti)O3 박막 압전 외팔보 에너지수확소자의 제작 및 특성 연구

Abstract

본 연구에서, 우리는 mems 공정을 통해 실리콘 무게 추와 이중 보를 가지는 마이크로 PZT 박막 압전 외팔보 수확소자를 제작하였다. 압전 외팔보 에너지 수확소자의 빔 길이는 약 4,320 ± 100 μm, 폭은 약 290 ± 10 μm, 두께는 12 ± 0.1 μm로 제작되었으며, 실리콘 무게 추의 길이는 약 1,380 ± 50 μm, 폭은 880 ± 10 μm, 두께는 450 ± 10 μm으로 제작되었다. 낮은 공진주파수를 얻기 위하여, 공기 저항을 감소시키고 변위를 크게 하기 위해 이중 보로 설계하였다. 실험은 가진기에 압전 외팔보 에너지 수확소자를 고정시킨 후, 진동 주파수를 변화시키면서 공진주파수 및 출력전압을 측정하였다. 외팔보 수확소자 장치의 공진 주파수와 최대 평균 전력은 각각 110.2 Hz, 0.36 μW이 나왔으며, 그때의 가속도와 등가저항은 0.8 g(g=9.8 m/s2), 23.7 kΩ으로 각각 얻어내었다.