Influence de la structure des électrodes interdigitées sur les micro-générateurs piézoélectriques

Dans le cadre des projets N-air-J, finance par le pays de la Loire, et du projet MIGAC finance par le RFI WISE, des micro-generateurs piezoelectriques avec une structure a electrodes interdigitees (IDE) [1], [2] (fig 1-a) ont ete developpes au sein de l’Institut d’Electronique et de Telecommunications de Rennes (IETR). L’objectif etant d’etudier la possibilite d’alimenter en energie des micros systeme sans fil, tels que des reseaux de capteurs a partir de l’energie mecanique d’un simple courant d’air en utilisant des couches minces piezoelectriques. Pour cela, des films minces de titanate de zirconate de plomb (PZT) ont ete prepares a l'aide d'un depot chimique sur un substrat metallique flexible : une feuille d'aluminium (Al) [3]. Pour realiser la structure IDE, les films de PZT doivent etre separes du plan de masse en aluminium. La solution utilisee consiste a transferer par voie chimique le film mince de PZTsur un substrat polymere de polyterephtalate d’ethylene (PET). Dans cette presentation est decrit le procede de fabrication du micro-generateur en structure IDE, ainsi que l’influence de la structure de l’electrode sur la recuperation d’energie. Ces films, etant realises pour des applications de recuperation d’energie, ils ont ete caracterises a des frequences d’excitations tres faibles (quelque Hertz). L’utilisation d’une structure IDE permet d’augmenter l’espace entre les electrodes, ce qui a pour effet de diminuer la capacite lineaire du generateur piezoelectrique (autour de 50 pF), permettant ainsi d’obtenir une densite d'energie electrique plus elevee qu’avec une structure classique Metal-Isolant-Metal (MIM). Les resultats de simulations de champ electrique, obtenus avec le logiciel HFSS, dans le micro-generateur avec les electrodes interdigitees montrent une bonne densite du champ dans la couche active en PZT.