Los micrófonos avanzados que utilizan sistemas microelectromecánicos (MEMS) son capaces de admitir interacciones de nuevos usuarios con dispositivos "inteligentes", como charlar con Siri de Apple, o Alexa de Amazon. La clave para lograr la alta sensibilidad deseada para estos micrófonos, te sorprenderá saber está ligado a la "admisión" o "cumplimiento" de sus componentes de membrana.

El polisilicio es el material más comúnmente utilizado como membrana para dispositivos de micrófono en la actualidad. Pero, en general, Los dispositivos monocristalinos y basados ​​en silicio policristalino son frágiles y propensos a fracturas que pueden causar defectos interiores durante los procesos de fabricación. Esto ha llevado a los investigadores a buscar un material de reemplazo.

Durante el 64 ° Simposio y Exposición Internacional de AVS, que se llevará a cabo del 29 de octubre al noviembre. 3, 2017, en Tampa, Florida, investigadores del WPI-Advanced Institute for Materials Research / Micro System Integration Center en la Universidad de Tohoku, en Japón, presentarán su trabajo con un material de reemplazo potencial que se muestra prometedor para los micrófonos MEMS:vidrio metálico amorfo.

"Una de las especificaciones más importantes para evaluar estos dispositivos es la relación señal / ruido (SNR), "dijo Mai Phuong Nguyen, profesor asistente en la Universidad de Tohuku. "SNR es un buen indicador del nivel mínimo de sonido que puede detectar un micrófono en un entorno silencioso".

Hasta ahora, la mayoría de los estudios se centraron en mejorar la SNR, según Nguyen, que es proporcional al "cumplimiento" de la membrana. "Pero no se han logrado resultados significativos, debido a las limitaciones del polisilicio, "Dijo Nguyen.

Vidrios metálicos, sin embargo, comparten las propiedades de los metales y los vidrios. Como anteojos tienen una "región líquida superenfriada, "en el que se puede controlar la viscosidad.

"Su estructura amorfa significa que los vidrios metálicos no tienen defectos cristalinos:dislocación, defectos puntuales, faltas acumuladas, etc., ", Dijo Nguyen." Así que los vidrios metálicos poseen alta resistencia y baja rigidez, lo que les da la capacidad de almacenar energía de deformación elástica y liberarla ".

Los procesos de fabricación de MEMS se realizan típicamente a una temperatura de 200 grados C o más, y los materiales deben sufrir corrosión química durante los procesos de decapado en las etapas de litografía, que también se graban para modelar o estructurar el dispositivo. "Los presupuestos térmicos y la resistencia química pueden tener un fuerte impacto en el rendimiento del dispositivo y esto debe explorarse más a fondo, "Dijo Nguyen.

El grupo preparó un vidrio metálico amorfo de cobalto tantalio boro (CoTaB) mediante una técnica de pulverización catódica, un método simple comúnmente utilizado por la industria de los semiconductores. El espesor final varía de 100 nanómetros a varios micrómetros, controlado simplemente cambiando las condiciones de la pulverización catódica. Pudieron constatar las propiedades más importantes del vidrio metálico:una estructura amorfa con comportamiento de vidrio metálico.

"También exploramos la tensión media y de gradiente, que parecen tener un fuerte impacto en la sensibilidad de los dispositivos, ", Dijo Nguyen." Y estudiamos más a fondo el esfuerzo de compresión y tracción en diferentes condiciones de deposición, así como su compatibilidad con los procesos de fabricación de MEMS ".

Los micrófonos ya están bien establecidos en una amplia gama de productos de consumo. "Pero claramente hay espacio para aumentar su alcance dentro de la cadena de valor y suministro de audio, que mejoraría las capacidades de audio, "Dijo Nguyen.