(科技部)以實現超音波觸覺與手勢識別為標的之壓電式微型超音波傳感器設計製作與其輸出功率優化之研究(most 108-2218-e-006-033-my3 )(2019/01/01-2021/12/31)
摘要-
本研究計畫擬用三年時間，透過設計模擬、製程優化、與量測分析，開發一在空氣中具有高輸出功率之壓電式微型超音波傳感器製程平台，並利用其製作的元件實現超音波觸覺與手勢識別。本計畫第一年將購買利用絕緣層上覆矽技術製造的已有各種大小與形狀之空腔在其內的晶圓，減少因自行製作空腔的製程誤差上導致的時程延宕與人力成本，一開始將先針對基本結構與先進測試結構進行少量的試產，從中汲取經驗同時整合各項製程設備。為提升設計新元件的效率，本計畫將使用有限元素法與數值分析法建立元件的模型，並使用雷射都卜勒、奈米壓痕、光學輪廓、阻抗分析等技術分別量測元件之動態模型、靜態模型、機械特性與電性阻抗。同時，本研究亦將分析現有的使用傳統壓電式超音波傳感器製作之超音波觸覺與手勢辨識系統，了解其聲學特性與工作機制以制定本研究欲開發之元件的規格走向。本計畫第二年將製作更多測試結構並優化流程，特別著重於壓電材料的極化上以獲取最大輸出功率，各種分析模型也將進一步優化並使用不同軟體做比較。在最後一年中，將整理各式製程參數產出標準化流程，並將開發出的元件與多頻道研究用超音波影像系統做整合，展示其在超聲觸覺與超聲手勢辨識上的可應用性。
摘要-
本計畫“前瞻性無鉛微型壓電式超音波傳感器(pmut)的開發與優化:從材料走到元件”，將致力於發展新型的無鉛微型壓電式超音波元件平台，不僅是打造創新的應用，並且開創一個環境友善的系統。在此計畫中，我們將探討無鉛材料的製備與合成，材料的應用與優化，薄膜製備於軟性基板，一邊建立無鉛微型壓電式超音波傳感器(pmut)的初階版本，也同時一邊驗證元件的表現。為了達成計畫目標，本團隊由三個不同國家的小組所構成，利用各個小組的專長互相交流，整合出最佳成果。在台灣的團隊，主要負責壓電材料的應用，製備初版微型壓電式傳感器，以及模擬元件表現驗證的部分；在拉脫維亞的團隊，主要負責無鉛材料的製備，在過往他們有當豐富的經驗，能製備出特性良好的無鉛壓電材料；在立陶宛的團隊，他們目前已經握有成熟的壓電材料分析的技術，是寬能隙介電材料及聲學分析領域的專家。相信在多個團隊的合作之下，將大大提升此無鉛材料元件的發展性。
本計畫的目標，是打造出一個可以廣泛應用於生醫和其他各種領域的，無鉛材料微型壓電式超音波傳感器。我們藉由多種製備方式，例如:脈衝雷測沉積系統，刮刀徒步系統，創造出元件更多的應用性，相信能完成一個特性卓越的壓電式超音波元件平台。