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Erschienen in: Journal of Electronic Materials 9/2021

28.06.2021 | Original Research Article

Optimization of a Flexible Film Bulk Acoustic Resonator-Based Toluene Gas Sensor

verfasst von: Arun Kishor Johar, Gaurav Kumar Sharma, Tangudu Bharat Kumar, Tarun Varma, C. Periasamy, Ajay Agarwal, D. Boolchandani

Erschienen in: Journal of Electronic Materials | Ausgabe 9/2021

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Abstract

Flexible electronics have attracted wide attention for a variety of applications in the last few years; some based on components such as diodes and transistors have been reported earlier. This paper reports an optimized design of a flexible film bulk acoustic resonator suitable as a sensor for toluene gas detection with polyethylene terephthalate as flexible substrate. Aluminium nitride, lead zirconate titanate, and zinc oxide were chosen as the piezoelectric materials, and a polydimethylsiloxane (PDMS) coated electrode was placed on top to perform as a functional layer for sensing. Finite element modeling was used for the optimization of PDMS flexible film. The paper also reports the effect of different piezoelectric materials used, Bragg reflector stages and effect of PDMS layer thickness on the performance of the sensor. The optimal sensor configuration was obtained using Taguchi DoE and ANOVA techniques. For the optimized structure, simulated values of coupling coefficient, quality factor and figure of merit are 0.237574 (or 23.7574%), 991 and ~ 235, respectively. The sensor exposure to toluene in the concentrations from 0 to 500 ppm resulted in down shifting of its resonant frequency. Sensitivity of 12 kHz/ppm has been observed and reported.

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Literatur
14.
Zurück zum Zitat B. H. Sage Jr, J. R. DeNuzzio, C. R. Bock, J. L. Haynes, and V. Reddy, (2003). U.S. Patent 6,584,349. B. H. Sage Jr, J. R. DeNuzzio, C. R. Bock, J. L. Haynes, and V. Reddy, (2003). U.S. Patent 6,584,349.
21.
Zurück zum Zitat T. Pensala, M. Ylilammi, J. Meltaus, and K. Kokkonen, in 2007 IEEE Ultrason. Symp. Proc. (2007), pp. 1661–1664 T. Pensala, M. Ylilammi, J. Meltaus, and K. Kokkonen, in 2007 IEEE Ultrason. Symp. Proc. (2007), pp. 1661–1664
25.
Zurück zum Zitat J. Verd Martorell, Monolithic CMOS-MEMS Resonant Beams for Ultrasensitive Mass Detection (Universitat Autònoma de Barcelona, 2008). J. Verd Martorell, Monolithic CMOS-MEMS Resonant Beams for Ultrasensitive Mass Detection (Universitat Autònoma de Barcelona, 2008).
28.
Zurück zum Zitat I. Publishing, K.B. Balavalad, and B.G. Sheeparamatti, Sensors Transducers 211, 8 (2017). I. Publishing, K.B. Balavalad, and B.G. Sheeparamatti, Sensors Transducers 211, 8 (2017).
Metadaten
Titel
Optimization of a Flexible Film Bulk Acoustic Resonator-Based Toluene Gas Sensor
verfasst von
Arun Kishor Johar
Gaurav Kumar Sharma
Tangudu Bharat Kumar
Tarun Varma
C. Periasamy
Ajay Agarwal
D. Boolchandani
Publikationsdatum
28.06.2021
Verlag
Springer US
Erschienen in
Journal of Electronic Materials / Ausgabe 9/2021
Print ISSN: 0361-5235
Elektronische ISSN: 1543-186X
DOI
https://doi.org/10.1007/s11664-021-09059-4

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