以實現超音波觸覺與手勢識別為標的之壓電式微型超音波傳感器設計製作與其輸出功率優化之研究

本研究計畫擬用三年時間，透過設計模擬、製程優化、與量測分析，開發一在空氣中具有高輸出功率之壓電式微型超音波傳感器製程平台，並利用其製作的元件實現超音波觸覺與手勢識別。本計畫第一年將購買利用絕緣層上覆矽技術製造的已有各種大小與形狀之空腔在其內的晶圓，減少因自行製作空腔的製程誤差上導致的時程延宕與人力成本，一開始將先針對基本結構與先進測試結構進行少量的試產，從中汲取經驗同時整合各項製程設備。為提升設計新元件的效率，本計畫將使用有限元素法與數值分析法建立元件的模型，並使用雷射都卜勒、奈米壓痕、光學輪廓、阻抗分析等技術分別量測元件之動態模型、靜態模型、機械特性與電性阻抗。同時，本研究亦將分析現有的使用傳統壓電式超音波傳感器製作之超音波觸覺與手勢辨識系統，了解其聲學特性與工作機制以制定本研究欲開發之元件的規格走向。本計畫第二年將製作更多測試結構並優化流程，特別著重於壓電材料的極化上以獲取最大輸出功率，各種分析模型也將進一步優化並使用不同軟體做比較。在最後一年中，將整理各式製程參數產出標準化流程，並將開發出的元件與多頻道研究用超音波影像系統做整合，展示其在超聲觸覺與超聲手勢辨識上的可應用性。