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.
References
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
).© 2015 AIP Publishing LLC.
2015
AIP Publishing LLC
You do not currently have access to this content.