Performance Analysis of Nano-Electro-Mechanical-System Ultrasonic Sensor with Fringing Field Effects

Moumita Pal; N. P. Maity; S. Baishya; Reshmi Maity

doi:https://doi.org/10.1007/s42341-021-00297-1

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자료유형: 학술저널

저자정보: Moumita Pal (JIS College of Engineering) N. P. Maity (Mizoram University) S. Baishya (National Institute of Technology) Reshmi Maity (Mizoram University)

저널정보: 한국전기전자재료학회 Transactions on Electrical and Electronic Materials Transactions on Electrical and Electronic Materials 제22권 제6호

발행연도: 2021.12

수록면: 757 - 763 (7page)

DOI: https://doi.org/10.1007/s42341-021-00297-1

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In this work, modeling of the fringing field effects in a silicon carbide (SiC) based micromachined ultrasonic transducer (MUT) is reported. For such a micro/nano dimensional structure, the edge effect (fringing fi eld) extends far away and plays an important role in overall device operation. This extended field enhances the device equivalent capacitance. The analytically developed model is validated by finite element method (FEM). Electrostatic force developed and the actuated membrane displacement profiles are also evaluated in this work. The study involves Landau and Lifschitz method for evaluating equivalent device capacitance for establishing the fringing effect in the SiC MUT. Three dimensional modelling is also exhibited here to accurately portray the device characteristics precisely. Both the analytical and simulation establish the significant effect of fringing field in device operation.

#NEMS #MUT #SiC #Ultrasonic sensor

참고문헌 (27)

참고문헌 신청

J. Zahorian / 2011 / Monolithic CMUT-on-CMOS integration for intravascular ultrasound applications / IEEE Trans. Ultrason. Ferroelectr. Freq. Control 58(12):2659~2667

A. Boulme / 2014 / A capacitive micromachined ultrasonic transducer probe for assessment of cortical bon / IEEE Trans. Ultrason. Ferroelectr. Freq. Control 61(4):710~723

R. Maity / 2018 / Analysis of fringing capacitance eff ect on the performance of MEMS based micromachined ultrasonic air transducer / IET Micro Nano Lett 13:872~877

H. Wong / 2008 / Evaluation of wafer bonded CMUTs with rectangular membranes featuring high fi ll factor / IEEE Trans. Ultrason. Ferroelectr. Freq. Control 55(9):2053~2065

C. D. Gerardo / 2018 / Fabrication and testing of polymer-based capacitive micromachined ultrasound transducers for medical imaging / Microsyst. Nanoeng 19(4):1~12

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