Non-destructive characterization of surfaces and thin coatings using a large-bandwidth interdigital transducer

Autor: Bogdan Piwakowski, Frédéric Jenot, Nikolay Smagin, Marc Duquennoy, Mohammadi Ouaftouh, Dame Fall
Přispěvatelé: Institut d’Électronique, de Microélectronique et de Nanotechnologie - UMR 8520 (IEMN), Centrale Lille-Institut supérieur de l'électronique et du numérique (ISEN)-Université de Valenciennes et du Hainaut-Cambrésis (UVHC)-Université de Lille-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Polytechnique Hauts-de-France (UPHF), Transduction, Propagation et Imagerie Acoustique - IEMN (TPIA - IEMN), Institut d’Électronique, de Microélectronique et de Nanotechnologie - Département Opto-Acousto-Électronique - UMR 8520 (IEMN-DOAE), Centrale Lille-Institut supérieur de l'électronique et du numérique (ISEN)-Université de Valenciennes et du Hainaut-Cambrésis (UVHC)-Université de Lille-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Polytechnique Hauts-de-France (UPHF)-Centrale Lille-Institut supérieur de l'électronique et du numérique (ISEN)-Université de Valenciennes et du Hainaut-Cambrésis (UVHC)-Université de Lille-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Polytechnique Hauts-de-France (UPHF)-INSA Institut National des Sciences Appliquées Hauts-de-France (INSA Hauts-De-France)-Institut d’Électronique, de Microélectronique et de Nanotechnologie - UMR 8520 (IEMN), Centrale Lille-Institut supérieur de l'électronique et du numérique (ISEN)-Université de Valenciennes et du Hainaut-Cambrésis (UVHC)-Université de Lille-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Polytechnique Hauts-de-France (UPHF)-Centrale Lille-Institut supérieur de l'électronique et du numérique (ISEN)-Université de Valenciennes et du Hainaut-Cambrésis (UVHC)-Université de Lille-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Polytechnique Hauts-de-France (UPHF)-INSA Institut National des Sciences Appliquées Hauts-de-France (INSA Hauts-De-France), Centrale Lille-Institut supérieur de l'électronique et du numérique (ISEN)-Université de Valenciennes et du Hainaut-Cambrésis (UVHC)-Université de Lille-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Polytechnique Hauts-de-France (UPHF)-Centrale Lille-Institut supérieur de l'électronique et du numérique (ISEN)-Université de Valenciennes et du Hainaut-Cambrésis (UVHC)-Université de Lille-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Polytechnique Hauts-de-France (UPHF), Centrale Lille-Institut supérieur de l'électronique et du numérique (ISEN)-Université de Valenciennes et du Hainaut-Cambrésis (UVHC)-Université de Lille-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Polytechnique Hauts-de-France (UPHF)-Centrale Lille-Institut supérieur de l'électronique et du numérique (ISEN)-Université de Valenciennes et du Hainaut-Cambrésis (UVHC)-Université de Lille-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Polytechnique Hauts-de-France (UPHF)-Institut d’Électronique, de Microélectronique et de Nanotechnologie - UMR 8520 (IEMN), The ELSAT2020 project was co-financed by the European Union through the European Regional Development Fund, the French government, and the Hauts de France Regional Council. This work was also supported by the French RENATECH network., Renatech Network
Rok vydání: 2019
Předmět:
Photolithography
Materials science
Surface acoustic waves
Frequency band
Interdigital transducer
Thin films
Piezoelectricity
02 engineering and technology
01 natural sciences
symbols.namesake
[SPI]Engineering Sciences [physics]
Optics
Crystalline solids
0103 physical sciences
Wave mechanics
Chirp
[PHYS.PHYS.PHYS-INS-DET]Physics [physics]/Physics [physics]/Instrumentation and Detectors [physics.ins-det]
Rayleigh wave
[SPI.NANO]Engineering Sciences [physics]/Micro and nanotechnologies/Microelectronics
Instrumentation
Interdigital transducers
010302 applied physics
[SPI.ACOU]Engineering Sciences [physics]/Acoustics [physics.class-ph]
business.industry
Acoustic wave
021001 nanoscience & nanotechnology
Amplitude
symbols
Measuring instruments
Profilometer
Phase velocity
0210 nano-technology
business
Zdroj: Review of Scientific Instruments
Review of Scientific Instruments, American Institute of Physics, 2018, 89 (12), ⟨10.1063/1.5045213⟩
Review of Scientific Instruments, 2018, 89 (12), pp.124901. ⟨10.1063/1.5045213⟩
ISSN: 1089-7623
0034-6748
DOI: 10.1063/1.5045213⟩
Popis: JIF=1.587; International audience; This paper deals with non-destructive testing of thin layer structures using Rayleigh-type waves over a broad frequency range (25-125 MHz). The dispersion phenomenon was used to characterize a layer-on-substrate-type sample comprising a thin layer of platinum 100 nm thick on a silicon substrate. The originality of this paper lies in the investigation of different ways of generating surface acoustic waves (SAWs) with large bandwidth interdigital transducers (IDTs) as well as the development of a measuring device to accurately estimate the SAW phase velocity. In particular, this study focuses on comparing the performance (in terms of SAW amplitude and bandwidth) of different excitations imposed on IDTs. The three types of excitations are burst, impulse, and chirp. The interest of chirp excitation compared to the other two types was clearly demonstrated in terms of the SAW bandwidth and amplitude of displacement. With these IDT transducers, measurements could be performed over a wide frequency band (20-125 MHz), and consequently, dispersion curves could be obtained over a wide frequency band with a range of velocity variations in the order of 100 m/s. Under these conditions, an extremely accurate estimate of the phase velocity as a function of the frequency could be obtained using a Slant Stack transformation. Finally, from these experimental dispersion curves and theoretical dispersion curves, an accurate estimate of the thickness of the layer could be obtained by inversion. This estimated thickness was then confirmed using profilometer measurements. Published by AIP Publishing.
Databáze: OpenAIRE
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