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

Descrizione del progetto

Sviluppo di dispositivi di sensori nanometrici sostenibili

I piezoelettrici sono utilizzati in applicazioni quotidiane che vanno dalle stampanti a getto d’inchiostro ai generatori di ultrasuoni. Sono gli elementi centrali dei sensori di movimento e dei risuonatori presenti nei nodi dei sensori di rete wireless. Sfortunatamente, la crescente produzione di piezoelettrici è insostenibile. Per risolvere questo problema, il progetto SENSiSOFT, finanziato dall’UE, si propone di sviluppare dispositivi piezoelettrici nanometrici con un limite insolito per i sensori meccanici wireless. Ci riuscirà attraverso l’integrazione chimica diretta e combinata di materiali quali quarzo nanostrutturato, perovskite e hollandite su silicio. Il progetto aprirà la strada alla produzione sostenibile di dispositivi di rilevamento basati su ossido piezoelettrico su chip abbondanti, innocui ed economici.

Obiettivo

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.

Meccanismo di finanziamento

ERC-STG - Starting Grant

Istituzione ospitante

CENTRE NATIONAL DE LA RECHERCHE SCIENTIFIQUE CNRS
Contribution nette de l'UE
€ 1 499 360,00
Indirizzo
RUE MICHEL ANGE 3
75794 Paris
Francia

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Regione
Ile-de-France Ile-de-France Paris
Tipo di attività
Research Organisations
Collegamenti
Costo totale
€ 1 499 360,00

Beneficiari (1)