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New sensor devices based on soft chemistry assisted nanostructured functional oxides on Si integrated systems

Projektbeschreibung

Entwicklung nachhaltiger nanometerkleiner Sensorgeräte

Piezoelektrika werden in alltäglichen Geräten wie Tintenstrahldruckern und Ultraschallgeneratoren verwendet. Sie sind die wichtigsten Bestandteile von Bewegungssensoren und Resonatoren in den Sensorknoten drahtloser Netzwerke. Leider ist die zunehmende Produktion von Piezoelektrika nicht nachhaltig. Um dieses Problem zu lösen, hat sich das EU-finanzierte Projekt SENSiSOFT vorgenommen, nanometerkleine piezoelektrische Geräte zu entwickeln, die über eine ungewöhnliche Begrenzung für drahtlose mechanische Sensoren verfügen. Dies soll durch die direkte und kombinierte chemische Integration von nanostrukturiertem Quarz, Perowskit und Hollandit in Silizium verwirklicht werden. Das Projekt wird die nachhaltige Produktion von großen Mengen ungiftiger und kostengünstiger piezoelektrischer, auf Oxid basierenden Sensorgeräten auf Chips ermöglichen.

Ziel

Piezoelectrics are the active elements of many everyday applications, from ink-jet printers to ultrasound generators, representing a billion euro industry. They are the key elements of motion sensors and resonators present in any wireless network sensor (WNS) node. However, an increased production of piezoelectrics in a sustainable way is to-date a milestone. SENSiSOFT proposes to come up with materials that can provide a solution to this problem: piezoelectric materials that are abundant, cheap and harmless. The aim of this project is to produce new piezoelectric devices of nanometer size with an unusual limit for wireless mechanical sensors, using direct and combined chemical integration of quartz, perovskite and hollandites materials as nanostructured epitaxial thin films on silicon. This is a major challenge that demands bridging the gap between soft-chemistry and microfabrication techniques. Three strategies are proposed for this goal:
i) Implement a soft chemistry unified, monolithic process that will allow integrating epitaxial quartz, hollandite and perovskite oxide thin layers on silicon substrate with high piezoelectric response.
ii) Nanostructuration of piezoelectric epitaxial oxide thin films into controllable morphologies or nanostructures, in particular porous structure and 1D nanowires or nanorods, allowing excellent properties of oxides to be exploited to the fullest, mainly by avoiding clamping and improving its sensitivity.
iii) Fabrication of nanostructured SAW resonator-based and a LAMB-WAVE multisensor for monitoring mechanical parameters (mass, forces, pressure…). We will use MEMs technology in order to be able to define resonating structures (plates, membranes, bridges…) by silicon micromachining.
So, SENSiSOFT presents three innovative strategies to develop sensor devices capable to answer the metrology demand, with a detection threshold 10 to 100 times more sensitive resulting from a 1D and 2D configuration of novel piezoelectric oxides.

Finanzierungsplan

ERC-STG - Starting Grant

Gastgebende Einrichtung

CENTRE NATIONAL DE LA RECHERCHE SCIENTIFIQUE CNRS
Netto-EU-Beitrag
€ 1 499 360,00
Adresse
RUE MICHEL ANGE 3
75794 Paris
Frankreich

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Region
Ile-de-France Ile-de-France Paris
Aktivitätstyp
Research Organisations
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Gesamtkosten
€ 1 499 360,00

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