The piezoelectric response of AlGaN/GaN circular HEMT pressure sensing device integrated on AlGaN/GaN diaphragm was experimentally investigated and supported by the finite element method modeling. The 4.2 μm thick diaphragm with 1500 μm diameter was loaded by the dynamic peak-to-peak pressure up to 36 kPa at various frequencies. The piezoelectric charge induced on two Schottky gate electrodes of different areas was measured. The frequency independent maximal sensitivity 4.4 pC/kPa of the piezoelectric pressure sensor proposed in a concept of micro-electro-mechanical system was obtained on the gate electrode with larger area. The measurement revealed a linear high performance piezoelectric response in the examined dynamic pressure range.

1.
V.
Cimalla
,
J.
Pezoldt
, and
O.
Ambacher
,
J. Phys. Appl. Phys.
40
,
6386
(
2007
).
2.
X. H.
Wang
,
X. L.
Wang
,
C.
Feng
,
C. B.
Yang
,
B. Z.
Wang
,
J. X.
Ran
,
H. L.
Xiao
,
C. M.
Wang
, and
J. X.
Wang
,
Microelectron. J.
39
,
20
(
2008
).
3.
S. N. G.
Chu
,
F.
Ren
,
S. J.
Pearton
,
B. S.
Kang
,
S.
Kim
,
B. P.
Gila
,
C. R.
Abernathy
,
J.-I.
Chyi
,
W. J.
Johnson
, and
J.
Lin
,
Mater. Sci. Eng., A
409
,
340
(
2005
).
4.
C.-C.
Huang
,
G.-Y.
Lee
,
J.-I.
Chyi
,
H.-T.
Cheng
,
C.-P.
Hsu
,
Y.-R.
Hsu
,
C.-H.
Hsu
,
Y.-F.
Huang
,
Y.-C.
Sun
,
C.-C.
Chen
,
S.-S.
Li
,
J.
Andrew Yeh
,
D.-J.
Yao
,
F.
Ren
, and
Y.-L.
Wang
,
Biosens. Bioelectron.
41
,
717
(
2013
).
5.
K.-A.
Son
,
Y.
Liu
,
P. P.
Ruden
,
J.
Xie
,
N.
Biyikli
,
Y. T.
Moon
,
N.
Onojima
, and
H.
Morkoç
, in
IEEE Sensors
(
2005
), p.
1259
.
6.
B. S.
Kang
,
J.
Kim
,
S.
Jang
,
F.
Ren
,
J. W.
Johnson
,
R. J.
Therrien
,
P.
Rajagopal
,
J. C.
Roberts
,
E. L.
Piner
,
K. J.
Linthicum
,
S. N. G.
Chu
,
K.
Baik
,
B. P.
Gila
,
C. R.
Abernathy
, and
S. J.
Pearton
,
Appl. Phys. Lett.
86
,
253502
(
2005
).
7.
Y.
Liu
,
M. Z.
Kauser
,
M. I.
Nathan
,
P. P.
Ruden
,
S.
Dogan
,
H.
Morkoç
,
S. S.
Park
, and
K. Y.
Lee
,
Appl. Phys. Lett.
84
,
2112
(
2004
).
8.
Y.
Liu
,
M. Z.
Kauser
,
P. P.
Ruden
,
Z.
Hassan
,
Y. C.
Lee
,
S. S.
Ng
, and
F. K.
Yam
,
Appl. Phys. Lett.
88
,
022109
(
2006
).
9.
Y.
Liu
,
M. Z.
Kauser
,
D. D.
Schroepfer
,
P. P.
Ruden
,
J.
Xie
,
Y. T.
Moon
,
N.
Onojima
,
H.
Morkoç
,
K.-A.
Son
, and
M. I.
Nathan
,
J. Appl. Phys.
99
,
113706
(
2006
).
10.
Y.
Liu
,
P. P.
Ruden
,
J.
Xie
,
H.
Morkoç
, and
K.-A.
Son
,
Appl. Phys. Lett.
88
,
013505
(
2006
).
11.
M.
Eickhoff
,
O.
Ambacher
,
G.
Krötz
, and
M.
Stutzmann
,
J. Appl. Phys.
90
,
3383
(
2001
).
12.
B. S.
Kang
,
S.
Kim
,
J.
Kim
,
F.
Ren
,
K.
Baik
,
S. J.
Pearton
,
B. P.
Gila
,
C. R.
Abernathy
,
C.-C.
Pan
,
G.-T.
Chen
,
J.-I.
Chyi
,
V.
Chandrasekaran
,
M.
Sheplak
,
T.
Nishida
, and
S. N. G.
Chu
,
Appl. Phys. Lett.
83
,
4845
(
2003
).
13.
C.-T.
Chang
,
S.-K.
Hsiao
,
E. Y.
Chang
,
C.-Y.
Lu
,
J.-C.
Huang
, and
C.-T.
Lee
,
IEEE Electron Device Lett.
30
,
213
(
2009
).
14.
B. S.
Kang
,
S.
Kim
,
F.
Ren
,
J. W.
Johnson
,
R. J.
Therrien
,
P.
Rajagopal
,
J. C.
Roberts
,
E. L.
Piner
,
K. J.
Linthicum
,
S. N. G.
Chu
,
K.
Baik
,
B. P.
Gila
,
C. R.
Abernathy
, and
S. J.
Pearton
,
Appl. Phys. Lett.
85
,
2962
(
2004
).
15.
T.
Lalinský
,
M.
Držík
,
G.
Vanko
,
M.
Vallo
,
V.
Kutiš
,
J.
Bruncko
,
Š.
Haščík
,
J.
Jakovenko
, and
M.
Husák
,
Microelectron. Eng.
88
,
2424
(
2011
).
16.
G.
Vanko
,
M.
Držík
,
M.
Vallo
,
T.
Lalinský
,
V.
Kutiš
,
S.
Stančík
,
I.
Rýger
, and
A.
Benčurová
,
Sens. Actuators Phys.
172
,
98
(
2011
).
17.
T.
Lalinský
,
G.
Vanko
,
M.
Vallo
,
M.
Držík
,
J.
Bruncko
,
J.
Jakovenko
,
V.
Kutiš
,
I.
Rýger
,
Š.
Haščík
, and
M.
Husák
,
Sens. Actuators Phys.
172
,
386
(
2011
).
18.
T.
Lalinský
,
P.
Hudek
,
G.
Vanko
,
J.
Dzuba
,
V.
Kutiš
,
R.
Srnánek
,
P.
Choleva
,
M.
Vallo
,
M.
Držík
,
L.
Matay
, and
I.
Kostič
,
Microelectron. Eng.
98
,
578
(
2012
).
19.
J.
Dzuba
,
G.
Vanko
,
M.
Držík
,
I.
Rýger
,
M.
Vallo
,
V.
Kutiš
,
D.
Haško
,
P.
Choleva
, and
T.
Lalinský
,
J. Micromech. Microeng.
25
,
015001
(
2015
).
20.
J.
Li
and
W. K.
Schomburg
,
Meas. Sci. Technol.
24
,
105108
(
2013
).
21.
M.
Držı́k
,
H.
Löschner
,
E.
Haugeneder
,
W.
Fallman
,
P.
Hudek
,
I. W.
Rangelow
,
Y.
Sarov
,
T.
Lalinský
, and
J.
Chlpík
,
Microelectron. Eng.
83
,
1036
(
2006
).
22.
Y.
Duan
,
G.
Tang
,
L.
Qin
, and
L.
Shi
,
Eur. Phys. J. B
66
,
211
(
2008
).
23.
A.
Polian
,
M.
Grimsditch
, and
I.
Grzegory
,
J. Appl. Phys.
79
,
3343
(
1996
).
24.
S. J.
Pearton
,
B. S.
Kang
,
S.
Kim
,
F.
Ren
,
B. P.
Gila
,
C. R.
Abernathy
,
J.
Lin
, and
S. N. G.
Chu
,
J. Phys.: Condens. Matter
16
,
R961
(
2004
).
25.
K.
Shimada
,
T.
Sota
,
K.
Suzuki
, and
H.
Okumura
,
Jpn. J. Appl. Phys., Part 2
37
,
L1421
(
1998
).
26.
G.
Vaschenko
,
C. S.
Menoni
,
D.
Patel
,
C. N.
Tomé
,
B.
Clausen
,
N. F.
Gardner
,
J.
Sun
,
W.
Götz
,
H. M.
Ng
, and
A. Y.
Cho
,
Phys. Status Solidi B
235
,
238
(
2003
).
27.
J.
Pal
,
G.
Tse
,
V.
Haxha
,
M. A.
Migliorato
, and
S.
Tomić
,
Phys. Rev. B
84
,
085211
(
2011
).
28.
J.
Pal
,
G.
Tse
,
V.
Haxha
,
M. A.
Migliorato
, and
S.
Tomić
,
Opt. Quantum Electron.
44
,
195
(
2012
).
You do not currently have access to this content.