| Title: |
III-Nitride MEMS drum resonators on flexible metal substrates |
| Authors: |
Kassem, A.; Gujrati, R.; Bourrier, D.; Ayela, C.; Mathieu, Fabrice; Dufour, I.; Nicu, Liviu; Ottapilakkal, V.; Vuong, P.; Sundaram, S.; Hunt, W.; Ougazzaden, A.; Leichle, Thierry; Salvestrini, J, P |
| Contributors: |
Georgia Tech Lorraine Metz; Georgia Institute of Technology Atlanta -Ecole Supérieure d'Electricité - SUPELEC (FRANCE)-CentraleSupélec-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Franche-Comté (UFC); Université Bourgogne Franche-Comté COMUE (UBFC)-Université Bourgogne Franche-Comté COMUE (UBFC)-Arts et Métiers Sciences et Technologies; Service Techniques et Équipements Appliqués à la Microélectronique (LAAS-TEAM); Laboratoire d'analyse et d'architecture des systèmes (LAAS); Université Toulouse Capitole (UT Capitole); Communauté d'universités et établissements de Toulouse (Comue de Toulouse)-Communauté d'universités et établissements de Toulouse (Comue de Toulouse)-Institut National des Sciences Appliquées - Toulouse (INSA Toulouse); Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Communauté d'universités et établissements de Toulouse (Comue de Toulouse)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Communauté d'universités et établissements de Toulouse (Comue de Toulouse)-Université Toulouse - Jean Jaurès (UT2J); Communauté d'universités et établissements de Toulouse (Comue de Toulouse)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National Polytechnique (Toulouse) (Toulouse INP); Communauté d'universités et établissements de Toulouse (Comue de Toulouse)-Université de Toulouse (EPE UT); Communauté d'universités et établissements de Toulouse (Comue de Toulouse)-Université Toulouse Capitole (UT Capitole); Communauté d'universités et établissements de Toulouse (Comue de Toulouse); Laboratoire de l'intégration, du matériau au système (IMS); Université de Bordeaux (UB)-Institut Polytechnique de Bordeaux-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS); Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS); Service Instrumentation Conception Caractérisation (LAAS-I2C); Équipe Microsystèmes électromécaniques (LAAS-MEMS); ANR-22-CE51-0009,FLEXIGAN,Croissance sélective de GaN sur hBN structuré pour le transfert de MEMS sur substrats souples(2022); ANR-19-CE08-0025,INMoSt,Cellules solaires multi-jonctions multi-fils à base de nano-pyramides d'InGaN(2019) |
| Source: |
ISSN: 2055-7434 ; Microsystems & Nanoengineering ; https://laas.hal.science/hal-05391891 ; Microsystems & Nanoengineering, 2025, 11 (1), pp.197. ⟨10.1038/s41378-025-00995-3⟩ ; https://www.nature.com/articles/s41378-025-00995-3. |
| Publisher Information: |
CCSD; Springer Nature |
| Publication Year: |
2025 |
| Collection: |
Université Toulouse III - Paul Sabatier: HAL-UPS |
| Subject Terms: |
[SPI]Engineering Sciences [physics] |
| Description: |
International audience ; We present a simple and efficient process for fabricating III-Nitride (III-N) mechanical resonators on flexible metal substrates. This method combines Van der Waals epitaxy of III-N epilayers with the deposition of a thick metal stressor atop the III-N layers. During thermal treatment, the 30 μm thick metal stressor deposited on a 300 nm AlGaN/500 nm GaN layer grown on a 3 nm two-dimensional hexagonal-Boron Nitride (2D h-BN) release layer, initiates a one-step Self-Lift-Off and Transfer (SLOT) process. This process effectively transfers the III-N heterostructure from the h-BN/Sapphire growth wafer to the flexible metal stressor substrate. Additional local etching of the metal stressor and deposition of front electrodes allow for releasing self-standing III-N layers with integrated actuation. Fabricated III-N MEMS drum resonators were analyzed using optical profilometry and laser Doppler vibrometer, enabling the observation of static deflections and distinct vibration modes. Finite element method (FEM) simulations were also performed to further understand experimental observations and assess the mechanical properties of the released III-N layers, particularly enabling the estimation of stress in the GaN and AlGaN released layers. This straightforward approach not only provides a practical solution for cost-effective III-N MEMS resonators but also ensures flexibility, and crack-free structures. |
| Document Type: |
article in journal/newspaper |
| Language: |
English |
| DOI: |
10.1038/s41378-025-00995-3 |
| Availability: |
https://laas.hal.science/hal-05391891; https://laas.hal.science/hal-05391891v1/document; https://laas.hal.science/hal-05391891v1/file/s41378-025-00995-3.pdf; https://doi.org/10.1038/s41378-025-00995-3 |
| Rights: |
https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/ ; info:eu-repo/semantics/OpenAccess |
| Accession Number: |
edsbas.2467F0B3 |
| Database: |
BASE |