Předkládaná diplomová práce je zaměřená na design, optimalizaci a proces výroby tenkovrstvého piezoelektrického mikrogenerátoru. Jako aktivní prvek mikrogenerátoru slouží tenká vrstva oxidu zinečnatého (ZnO) uložená mezi izolačními vrstvami a hliníkovými kontakty.
V teoretické části je popsán piezoelektrický jev, materiály vykazujících piezoelektrické vlastnosti, základní informace týkající oxidu zinečnatého, přehled základních metod výroby tenkých vrstev a některé ze základních principů analýzy tenkých vrstev.
V experimentální části je návrh mikrogenerátoru, postup a přehled depozic provedených při výrobě generátoru a popis depoziční aparatury. V poslední části je zhodnocení výsledků týkající se měření generovaného napětí, vnitřní struktury a zbytkového pnutí.
Anotace v angličtině
The present thesis is focused on design, optimization and process of production of the thin film piezoelectric microgenerator. As the active element is used Zinc Oxide (ZnO) layer, which is in between of two insulating layers of Al2O3 and aluminium contacts located.
In the theoretical part is described piezoelectric phenomenon, the piezoelektric materials, the fundamental details of Zinc Oxide, the overview of the fundamental methods of fabrication of thin films and some of the analytical methods for thin films materials.
In the experimental section are presented the design of the microgenerator, procedure and overview of depositions made by fabrication of the generator and description of the coating system. In the last part is the evaluation of results of generated voltage measurement, internal structure and residual stress.
Crystal, crystal grid, hexagonal structure, deformation, piezoelectric effect, Energy Harvesting, nanotechnology, microgenerator, vibration, magnetron sputtering, deposition of ZnO, the analysis of thin film, residual stress.
Rozsah průvodní práce
61
Jazyk
CZ
Anotace
Předkládaná diplomová práce je zaměřená na design, optimalizaci a proces výroby tenkovrstvého piezoelektrického mikrogenerátoru. Jako aktivní prvek mikrogenerátoru slouží tenká vrstva oxidu zinečnatého (ZnO) uložená mezi izolačními vrstvami a hliníkovými kontakty.
V teoretické části je popsán piezoelektrický jev, materiály vykazujících piezoelektrické vlastnosti, základní informace týkající oxidu zinečnatého, přehled základních metod výroby tenkých vrstev a některé ze základních principů analýzy tenkých vrstev.
V experimentální části je návrh mikrogenerátoru, postup a přehled depozic provedených při výrobě generátoru a popis depoziční aparatury. V poslední části je zhodnocení výsledků týkající se měření generovaného napětí, vnitřní struktury a zbytkového pnutí.
Anotace v angličtině
The present thesis is focused on design, optimization and process of production of the thin film piezoelectric microgenerator. As the active element is used Zinc Oxide (ZnO) layer, which is in between of two insulating layers of Al2O3 and aluminium contacts located.
In the theoretical part is described piezoelectric phenomenon, the piezoelektric materials, the fundamental details of Zinc Oxide, the overview of the fundamental methods of fabrication of thin films and some of the analytical methods for thin films materials.
In the experimental section are presented the design of the microgenerator, procedure and overview of depositions made by fabrication of the generator and description of the coating system. In the last part is the evaluation of results of generated voltage measurement, internal structure and residual stress.
Crystal, crystal grid, hexagonal structure, deformation, piezoelectric effect, Energy Harvesting, nanotechnology, microgenerator, vibration, magnetron sputtering, deposition of ZnO, the analysis of thin film, residual stress.
Zásady pro vypracování
Prostudujte současný stav poznání piezo - elektrických vlastností oxidu zinku.
Změnou depozičních parametrů modifikujte strukturu aktivní ZnO vrstvy.
Navrhněte izolační a kontaktní vrstvy generátoru napětí.
Určete vliv strukturních změn ZnO na velikost generovaného napětí.
Optimalizujte piezogenerátor napětí z pohledu aktivní vrstvy a zároveň složení izolačních a kontaktních vrstev.
Zásady pro vypracování
Prostudujte současný stav poznání piezo - elektrických vlastností oxidu zinku.
Změnou depozičních parametrů modifikujte strukturu aktivní ZnO vrstvy.
Navrhněte izolační a kontaktní vrstvy generátoru napětí.
Určete vliv strukturních změn ZnO na velikost generovaného napětí.
Optimalizujte piezogenerátor napětí z pohledu aktivní vrstvy a zároveň složení izolačních a kontaktních vrstev.
Seznam doporučené literatury
J., Fiala, V., Mentl, P., Šutta: Struktura a vlastnosti materiálů, Academia, Praha, 2003, ISBN 80-200-1223-0
Ü., Özgür, Ya., I., Alivov, C., Liu, A., Teke, M., A., Reshchikov, S., Do an, V., Avrutin, S.- J. Cho, and H., Morkoç: A comprehensive review of ZnO materials and devices, J. Appl. Phys, 98 (2005) 041301(103)
Don L. DeVoe and Albert P., Pisano: Modeling and Optimal Design of Piezoelectric Cantilever Microactuators, in Journal of Microelectromechanical systemc, vol. 6, nr. 3, 1997, IEEE, 1057-7157(97)06329-4
Seznam doporučené literatury
J., Fiala, V., Mentl, P., Šutta: Struktura a vlastnosti materiálů, Academia, Praha, 2003, ISBN 80-200-1223-0
Ü., Özgür, Ya., I., Alivov, C., Liu, A., Teke, M., A., Reshchikov, S., Do an, V., Avrutin, S.- J. Cho, and H., Morkoç: A comprehensive review of ZnO materials and devices, J. Appl. Phys, 98 (2005) 041301(103)
Don L. DeVoe and Albert P., Pisano: Modeling and Optimal Design of Piezoelectric Cantilever Microactuators, in Journal of Microelectromechanical systemc, vol. 6, nr. 3, 1997, IEEE, 1057-7157(97)06329-4