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Inkjet-Printed Sol-Gel Titania Precursor Atop MEMS Resonator for Precise Frequency Control and Tuning

  • École de technologie supérieure
  • Université du Québec à Trois-Rivières

Résultats de recherche: Contribution à un journalArticle publié dans une revue, révisé par les pairsRevue par des pairs

Résumé

This article presents the design, fabrication, and characterization of microelectromechanical systems (MEMS) resonators functionalized with titanium dioxide (TiO2) droplets deposited via inkjet-printing technology. The integration of oxygen-deficient sol-gel TiO2 precursors onto piezoelectric MEMS resonators demonstrates a novel approach to postprocessing frequency tuning and sensor functionalization. The fabricated devices consist of aluminum nitride (AlN) piezoelectric resonators manufactured using the PiezoMUMPs process, with the subsequent deposition of TiO2 droplets using a custom-formulated ink. Experimental results demonstrate that the resonant frequency can be digitally tuned by controlling the number of deposited droplets (0-50), achieving a tuning sensitivity of about 200 Hz per droplet. The mode shape of the tuned resonator was not affected by such deposition. The performance of the modified resonator also remained stable after over 41 h of operation. The crystalline phase of the TiO2 (amorphous, anatase, or rutile) was found to have a significant influence on the performance of the device. This work establishes inkjet printing as a viable, scalable, precise, and partially reversible method for MEMS postprocessing, opening pathways for integrated chemical sensor arrays, tunable filters, and multifunction microsystems, enabling multifunctional microsystems where postfabrication frequency tuning combines with TiO2's sensing and photocatalytic capabilities for integrated chemical sensor arrays and self-cleaning resonant devices.

langue originaleAnglais
Pages (de - à)22393-22404
Nombre de pages12
journalIEEE Sensors Journal
Volume26
Numéro de publication15
Les DOIs
étatPublié - 1 août 2026
Modification externeOui

SDG des Nations Unies

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  1. SDG 9 – Industrie, innovation et infrastructure
    SDG 9 – Industrie, innovation et infrastructure

Empreinte digitale

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