MARC

 008250123s2024        us                              c    eng  d
■001000017161618
■00520250211151421
■006m          o    d                
■007cr#unu||||||||
■020    ▼a9798382835563
■035    ▼a(MiAaPQ)AAI31294251
■040    ▼aMiAaPQ▼cMiAaPQ
■0820  ▼a621.3
■1001  ▼aD'Agati,  Michael  J.
■24510▼aMultiferroic  Micro-Electromechanical  Systems  for  Magnetic  Sensing  and  Wireless  Power  Transfer  in  Biomedical  Applications
■260    ▼a[Sl]▼bUniversity  of  Pennsylvania▼c2024
■260  1▼aAnn  Arbor▼bProQuest  Dissertations  &  Theses▼c2024
■300    ▼a223  p
■500    ▼aSource:  Dissertations  Abstracts  International,  Volume:  85-12,  Section:  B.
■500    ▼aAdvisor:  Olsson,  Roy  H.,  III.
■5021  ▼aThesis  (Ph.D.)--University  of  Pennsylvania,  2024.
■520    ▼aMultiferroic  micro-electromechanical  systems  (MEMS)  enable  small,  room  temperature,  low  power  magnetic  sensing  and  wireless  power  transfer  (WPT)  in  biomedical  applications.This  thesis  presents  the  theory,  design,  microfabrication,  and  characterization  of  multiferroic  MEMS  magnetic  sensors  and  WPT  devices.  Iron  cobalt/silver  (Fe50Co50/Ag)  magnetostrictive  material  is  coupled  to  piezoelectric  aluminum  nitride  (AlN)  to  form  a  multiferroic  sensor.  Low  frequency  biomagnetic  signals  are  upconverted  around  the  length-extensional  beam's  7-16  MHz  mechanical  resonance  to  provide  Q  enhancement  to  the  sensitivity.  The  up  conversion  exploits  a  nonlinear  phenomenon  of  magnetostrictive  materials  with  applied  mechanical  strain.  For  two  devices  studied,  modulated  sensitivities  of  58.4  mA/T  and  37.7  mA/T  were  observed  along  with  resolutions  of  5.03  nT/√Hz  and  2.72  nT/√Hz  over  a  bandwidth  larger  than  the  biomagnetic  frequency  spectrum  (0.1Hz  to  1kHz).  The  sensors'  sensitivity  was  limited  by  Duffing  nonlinearity  and  the  relatively  low  piezoelectric  coefficients  of  AlN.To  improve  sensitivity,  magnetoelectric  sensors  were  fabricated  using  (Fe0.5Co0.5)0.92Hf0.08  coupled  to  28%  aluminum  scandium  nitride  (Al0.72Sc0.28N).  Increasing  sensitivity  improved  the  resolution  from  5.03  nT/√Hz  to  2.16  nT/√Hz.  To  delay  the  onset  of  thermal  Duffing  nonlinearity,  various  anchoring  tether  lengths  were  explored  in  Fe0.5Co0.5/Ag  -  AlN  magnetoelectric  sensors  to  provide  better  heat  conduction  away  from  the  structure.  Also,  silicon  dioxide  (SiO2)  was  added  to  compensate  the  temperature  coefficient  of  frequency  (TCF).  Larger  achievable  strain  was  verified  before  the  onset  of  Duffing  nonlinearity,  providing  increased  modulation  of  the  Fe0.5Co0.5/Ag  and  a  resolution  of  1.11  nT/√Hz,  an  86%  improvement  when  compared  to  a  long  tether  device  with  the  same  layer  stack  (8.02  nT/√Hz)  and  a  78%  improvement  over  the  initial  (Fe50Co50/Ag)  -  AlN  long  tether  devices  with  no  SiO2  thermal  compensation.WPT  measurements  were  taken  using  (Fe50Co50/Ag)  -  AlN  magnetoelectric  devices.  By  sending  a  magnetic  field  at  the  device  resonance  frequency,  optimal  WPT  can  be  achieved.  Devices  were  packaged  with  a  magnetic  bias  circuit  and  the  output  power  was  measured.  For  a  device  at  7.44MHz,  an  output  power  of  126.8  nW  and  a  power  density  of  1196.2  uW/mm3  is  projected  when  measuring  with  both  electrodes.
■590    ▼aSchool  code:  0175.
■650  4▼aElectrical  engineering
■650  4▼aApplied  physics
■650  4▼aElectromagnetics
■650  4▼aMaterials  science
■650  4▼aMechanics
■653    ▼aMagnetostrictive  materials
■653    ▼aMultiferroic  micro-electromechanical  systems
■653    ▼aMultiferroics
■653    ▼aPiezoelectrics
■653    ▼aWireless  power  transfer
■653    ▼aAluminum  nitride
■690    ▼a0544
■690    ▼a0346
■690    ▼a0794
■690    ▼a0215
■690    ▼a0607
■71020▼aUniversity  of  Pennsylvania▼bElectrical  and  Systems  Engineering.
■7730  ▼tDissertations  Abstracts  International▼g85-12B.
■790    ▼a0175
■791    ▼aPh.D.
■792    ▼a2024
■793    ▼aEnglish
■85640▼uhttp://www.riss.kr/pdu/ddodLink.do?id=T17161618▼nKERIS▼z이  자료의  원문은  한국교육학술정보원에서  제공합니다.

Preview

Export

ChatGPT Discussion

AI Recommended Related Books