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Untersuchung piezoelektrischer Materialien für den Einsatz als Dünnschichthydrophon

* Presenting author
Day / Time: 21.03.2018, 11:00-11:40
Room: MW 1250
Typ: Poster
Das Posterforum zu diesen Postern findet am Mittwoch von 16:00 - 16:40 Uhr direkt am Poster in der Magistrale des MW-Gebäudes - Posterinsel J - statt. Die Poster hängen von Dienstag morgen bis Donnerstag nachmittag.
Abstract: Hydroakustische Sensoren auf der Basis piezoelektrischer Wandler werden in der kommerziellen Anwendung zumeist aus Blei-Zirkonat-Titanat (PZT) hergestellt. Diese werden aus Pulvern hergestellt und in die gewünschte Form gebracht, dabei sind Hohlkugeln sowie Hohlzylinder und Vollmaterial Sensoren die gebräuchlichsten, ein Sinterschritt am Ende führt zum eigentlichen Bauteil.In dieser Arbeit liegt nun der Fokus auf der Miniaturisierung der Sensoren für Arrayanwendungen, die sowohl eine hohe räumliche Auflösung der Arrays ermöglicht, als auch eine Materialersparnis bringt. Allerdings ist auch gefordert, dass die Sensoren mit sehr viel kleineren aktiven Volumen eine ähnliche Leistung (Empfindlichkeit, Detektionsgrenze) zeigen wie kommerzielle großvolumige Sensoren. Dafür gibt es verschiedene Ansatzpunkte, u.a. das verwendete piezoelektrische Material.Für diese Arbeit wurden Sensoren aus verschiedenen Piezoelektrika (PZT, Aluminium Nitrid, Aluminium Scandium Nitrid (AlScN)) hergestellt, dabei kommen Verfahren wie die Kathodenzerstäubung und nasschemische Fertigungsverfahren zum Einsatz. Die Leistungsfähigkeit der Schichten als hydroakustischer Sensor wird unter Laborbedingungen im Vergleich zu einem kommerziellen Hydrophon getestet. Für eine 2 µm dünne Schicht PZT wurde eine Sensitivität von -221 dB re 1V/µPa bestimmt. Durch eine Änderung des Materials zu AlScN wurde eine Verbesserung um 8 dB erreicht, so dass eine 1 µm dünne Schicht AlScN bereits eine Sensitivität von -213 dB re 1V/µPa aufweist.