초록

압전 박막은 전자기기의 소형화 및 통합 시스템화로 인해 MEMS 장치, 웨어러블 전자 장치, 랩온어칩 시스템과 같은 응용 분야에서 중요하게 활용되고 있다. 압전 박막의 경우 두께 방향으로 전기 신호를 인가하더라도 전기장 방향의 수직 방향인면 방향으로 더 큰 변형을 얻을 수 있기 때문에 압전 박막 소자는 횡 방향 모드를 활용하여 소자를 설계하는 경우가 많다. 그러므로 압전 박막은 횡 방향 압전계수를 측정하여 평가하는 것이 중요하다. 이 튜토리얼 논문은 레이저 도플러 진동계(laser Doppler vibrometry, LDV)를 사용하여 압전 박막의 유효 횡 압전 계수(e_31,f)를 평가하기 위한 방법을 소개한다. 그리고Bi₁/₂Na₁/₂TiO_3-기반 압전 박막을 예로 들어서 e_31,f을 측정하는 방법을 순서대로 정리하였다. 그러므로 이 튜토리얼 논문은 새로운 압전 박막 재료의 개발에 있어서 횡 압전 특성을 측정하고 분석하는 현실적이고 유용한 방법을 지원할 수 있을 것이다.

Abstract

Piezoelectric thin films have become increasingly significant in applications such as MEMS devices, wearable electronics, and lab-on-a-chip systems due to the miniaturization and integration of electronic devices. For piezoelectric thin films, even when an electric signal is applied in the thickness direction, greater deformation can often be observed in the in-plane direction, which is perpendicular to the electric field. Therefore, piezoelectric thin film devices are frequently designed using the transverse mode. As a result, it is crucial to evaluate piezoelectric thin films by measuring their transverse piezoelectric coefficient. This tutorial paper introduces a method for evaluating the effective transverse piezoelectric coefficient (e_31,f) of piezoelectric thin films using laser Doppler vibrometry (LDV). Additionally, the paper outlines a step-by-step procedure for measuring e31,f while using Bi_1/2Na_1/2TiO₃-based piezoelectric thin films as an example. This tutorial is expected to provide a practical and valuable method for measuring and analyzing the transverse piezoelectric properties, thereby supporting the development of new piezoelectric thin film materials.

• Keywords: 유효 횡 압전 계수, 압전체, 박막, 레이저 도플러 진동계, Effective transverse piezoelectric coefficient, Piezoelectrics, Thin film, Laser Doppler vibrometer