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臺灣博碩士論文加值系統

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研究生:蔡育恩
研究生(外文):Tsai, Yu-En
論文名稱:壓電-磁力式微機電三軸磁場感測器之關鍵幾何尺寸對感測性能之影響研究
論文名稱(外文):Study of Sensing-Performance Influenced by Varying Critical-Feature Sizes of a Piezoelectric-Magnetic Three-Axis MEMS Magnetic Field Sensor
指導教授:鍾添淦
指導教授(外文):Chung, Tien-Kan
口試委員:徐文祥陳宗麟
口試委員(外文):Hsu, Wen-SyangChen, Tsung-Lin
口試日期:2021-12-29
學位類別:碩士
校院名稱:國立陽明交通大學
系所名稱:機械工程系所
學門:工程學門
學類:機械工程學類
論文種類:學術論文
論文出版年:2021
畢業學年度:110
語文別:中文
論文頁數:60
中文關鍵詞:微機電三軸磁感測器磁力交流磁場直流磁場壓電厚膜磁性厚膜可動結構製程整合優化
外文關鍵詞:MEMSThree-AxisMagnetic SensorMagnetic ForceAC Magnetic FieldDC Magnetic FieldPiezoelectric Thick FilmMagnetic Thick FilmMovable StructureProcess IntegrationOptimization
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摘 要 i
ABSTRACT ii
目錄 iii
圖目錄 v
表目錄 vi
第一章 緒論 1
1.1研究動機 1
1.2文獻回顧 2
1.2.1 微機電磁感測器 2
1.2.1.1懸臂樑磁力式磁感測器 2
1.2.1.2磁力式大尺寸磁感測器 3
1.2.1.3磁力式微機電磁感測器 4
1.2.1.4微機電磁感測器關鍵製程研究 5
1.2.1.5磁-壓電式感測器之模擬優化分析 6
1.3 研究方法 9
第二章 元件設計及優化 10
第三章 元件製造 12
第四章 材料與元件性能檢測 15
4.1材料檢測 15
4.2元件性能檢測 17
第五章 初步結果與討論 20
5.1材料檢測 20
5.2元件性能 22
5.2.1 元件共振頻率量測 22
5.2.2 元件共振頻率模擬分析 25
5.2.3 三軸交流磁場量測 27
5.2.4 三軸交流磁場模擬結果 41
5.2.5 連續直流磁場量測 45
第六章 總結與未來工作 52
6.1總結 52
6.2未來工作 52
參考文獻 53
[1] https://makehub.tw/sparkfun/com-09312
[2] http://www.quadrep.com.tw/pdf/Honeywell%20AMR%20apn02.pdf
[3] S. Selvaraj, U. Gandhi, U. Mangalanathan and G. Hegde, "Magnetic Force Based Resonant Magnetic Field Sensor With Piezoelectric Readout, IEEE Sensors Journal, vol. 20, no. 22, pp. 13291-13301, 2020.
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[5] Po-Chen Yeh , Hao Duan and Tien-Kan Chung, “A Novel Three-Axial Magnetic-Piezoelectric MEMS
AC Magnetic Field Sensor”, Micromachines , vol. 10, no. 10, p. 710, 2019
[6] 段皓,「以創新磁/壓電可動結構所建構之三軸微機電磁場感測器的關鍵製程研究」,交通大學機械工程研究所,碩士論文,2018。指導教授:鍾添淦 教授。
[7] Po-Chen Yeh and Tien-Kan Chung,“Optimization analysis of a magnetic-piezoelectric current sensor”, J. Phys.:Conf. Ser., vol.1052, no.1, p.012099, 2018
[8] 洪喬方,「壓電與磁式智慧材料結構所建構之獵能與感測技術」交通大學機械工程研究所,博士論文,2017。指導教授:鍾添淦 教授。
[9] 賴辰晃,「研究可自我供電之磁-壓電式電流感測器模組的磁交互作用對其感測靈敏度之影響」,交通大學機械工程研究所,碩士論文,2016。指導教授:鍾添淦 教授。
[10] 曲厚任,「以單一磁域建構可應用於資料儲存及奈/微米機電系統之奈米級電磁致動技術」,交通大學機械工程研究所,碩士論文,2013。指導教授:鍾添淦 教授。
[11] 林柏榮,「應用磁域陣列建構之無線圈式奈米級電磁鐵於記憶體及奈/微米機電系統之研究」,交通大學機械工程研究所,碩士論文,2013。指導教授:鍾添淦 教授。
[12] K.Zheng, J.Lu, andJ.Chu, “A novel wet etching process of Pb(Zr,Ti)O3 thin films for applications in microelectromechanical system,” Japanese J. Appl. Physics, vol. 43, no. 6 B, pp. 3934–3937, 2004.
[13] P. aKöllensperger, W. J.Karl, M. M.Ahmad, W. T.Pike, andM.Green, “Patterning of platinum (Pt) thin films by chemical wet etching in Aqua Regia,” J. Micromechanics Microengineering, vol. 22, no. 6, p. 67001, 2012.
[14] F. J. Gaiotto, P. J. Rozario, R. G. Nespolo, D. Z. Montanher, J. R. D. Pereira & I. A. Santos, “Probing magnetic fields by using non-contacting magnetoelectric effect-based magnetic field sensors ”, Ferroelectrics, vol. 535, p. 47-52, 2018.
[15] 陳翊倫,「可室溫消磁重置之磁/壓電雙層結構所建構之磁場感測器之微機電製程優化」,交通大學機械工程研究所,碩士論文,2019。指導教授:鍾添淦 教授。
[16] Soner Sonmezoglu, and David A. Horsley, “Dual-resonator MEMS magnetic sensor with differential amplitude modulation,” 19th International Solid-State Sensors, Actuators, and Microsystems Conference (Transducers’17), pp.814-817, 2017
[17] F. J. Gaiotto, P. J. Rozario, R. G. Nespolo, D. Z. Montanher, J. R. D. Pereira & I. A. Santos, “Probing magnetic fields by using non-contacting magnetoelectric effect-based magnetic field sensors ”, Ferroelectrics, vol. 535, p. 47-52, 2018.
[18] Hao Duan, and Tien-Kan Chung, “A Novel Cross-Linked Cantilever Based Piezoelectric Three-Axis MEMS Magnetic Sensor Fabricated By Multiple Wet Etching Processes (Open Poster)”, IEEE MEMS, 2019
[19] 交大奈米中心,https://nanofc.web.nycu.edu.tw/
[20] 國研院台灣半導體研究中心,https://www.tsri.org.tw/main.jsp
[21] 交大貴儀中心,http://rdweb.adm.nctu.edu.tw:82/page.php?serial=430
[22] Po-Chen Yeh, Tien-Kan Chung, Chen-Hung Lai, and Chieh-Min Wang, “A Magnetic-Piezoelectric Smart Material-Structure Utilizing Magnetic-Force-Interaction to Optimize the Sensitivity of Current Sensing” Appl. Phys. A, vol. 122, p. 29, 2016.
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