利用微机械谐振器测量非线性压电系数

我们描述并演示了一种方法,通过检测压电材料在其某一机械共振频率下施加于悬空微机械谐振器的力,来测量该压电材料的非线性压电特性。谐振器被应用于无数场景中;该方法可提供一种在真实 MEMS 器件内更好地表征材料行为的手段。此外,可设计特殊器件以在特定频率下探测此非线性行为并获得增强的信号幅度。本实验所用谐振器采用 1-$\mu$m 厚的氮化铝层驱动。当以大振幅驱动时,压电层产生谐波,可在谐振器响应中测得。本实验中,我们测得氮化铝的二阶压电系数为 $-(23.1\pm14.1)\times10^{-22}\ \mathrm{m/V^2}$。