A Single-chip AlScN PMUTs-on-CMOS hydrophone
Ledesma, Eyglis (Universitat Autònoma de Barcelona. Departament d'Enginyeria Electrònica)
Uranga del Monte, Aránzazu (Universitat Autònoma de Barcelona. Departament d'Enginyeria Electrònica)
Barniol i Beumala, Núria (Universitat Autònoma de Barcelona. Departament d'Enginyeria Electrònica)

Data:	2024
Resum:	This work presents a minute single-chip piezoelectric micromachined ultrasonic transducers (PMUTs)-on-complementary metal-oxide-semiconductor (CMOS)-based hydrophone with high receiving sensitivities and low noise. The system is based on three different Sc9. 5%Al90. 5%N PMUTs geometries: (a) square with an 80μ m side, (b) rectangular with a dimension of 60×40μ m, and (c) annular with an outer diameter of 80μ m which allows to carry out acoustic measurements at very close distances from the transducer under test. Each device is monolithically integrated with a CMOS low noise amplifier (LNA) amplifier with a gain of 25 dB. The first hydrophone prototype was validated in water where two commercial hydrophones from ONDA (HGL-0085 and HNC-0200) were used as references. The experimental results give mean receiving sensitivities of -234 dB re 1 V/ μ Pa (equivalent to 1. 9 V/MPa), -234. 6 dB re 1 V/ μ Pa (equivalent to 1. 86 V/MPa), and -238. 3 dB re 1 V/ μ Pa (equivalent to 1. 22 V/MPa) for (a)-(c), respectively. These results demonstrate the high performance of the presented PMUTs-on-CMOS to be used in a miniaturized hydrophone for characterizing high-frequency ultrasound transducers.
Ajuts:	Agencia Estatal de Investigación PID2019-108270RB-I00 Agencia Estatal de Investigación PID2022-136624OB-I00
Nota:	Altres ajuts: acords transformatius de la UAB
Drets:	Aquest document està subjecte a una llicència d'ús Creative Commons. Es permet la reproducció total o parcial, la distribució, i la comunicació pública de l'obra, sempre que no sigui amb finalitats comercials, i sempre que es reconegui l'autoria de l'obra original. No es permet la creació d'obres derivades.
Llengua:	Anglès
Document:	Article ; recerca ; Versió publicada
Matèria:	Hydrophone ; Micro-electro-mechanical-system (MEMS) hydrophone ; Piezoelectric micromachined ultrasonic transducers (PMUTs) ; PMUTs-on-complementary metal-oxide-semiconductor (CMOS) ; Receiving sensitivity (SR)
Publicat a:	IEEE sensors journal, Vol. 24, Issue 13 (July 2024) , p. 21311-21320, ISSN 1558-1748

DOI: 10.1109/JSEN.2024.3401455

10 p, 15.2 MB

El registre apareix a les col·leccions:
Articles > Articles de recerca
Articles > Articles publicats