System and device for collecting piezoelectric energy

Abstract

[EN] The invention relates to a device for collecting piezoelectric mechanical energy. The device is actuated by means of mechanical energy available in the environment. The device is a piezoelectric system for collecting energy, formed by a cantilevered microbeam, based on ZnO nanostructures and monolithically integrated with Schottky diodes and a capacitor that covers the entire chip. ZnO is used in two different forms: nanowires (NW) and nanosheets (NS). These nanostructures are made to grow by means of a hydrothermal process compatible with silicon and using part of the upper capacitor electrode as a seed coat. A step-by-step process flow is proposed for the monolithic integration in a device of this type. This integration will permit a reduction in the power losses and will facilitate the combination of various generators, without concern for the polarity of the mechanical stress or the electric charge.

[ES] Sistema y dispositivo de recolección de energía piezoeléctrico. El dispositivo y sistema se acciona mediante energía mecánica disponible en el entorno. Se forma por una viga en voladizo, basado en nanoestructuras de ZnO e integrado monolíticamente con diodos Schottky y un condensador que cubre enteramente el chip. Se usará ZnO de dos formas diferentes: nanohilos (NW) y nanoláminas (NS). Estas nanoestructuras se harán crecer mediante un proceso hidrotérmico compatible con silicio y usando parte del electrodo de condensador superior como capa semilla. Se propone un flujo de proceso etapa por etapa para la integración monolítica en un mismo dispositivo. Esta integración permitirá una reducción de las pérdidas de potencia y facilitará la combinación de varios generadores sin preocupaciones sobre la polaridad del estrés mecánico o de la carga eléctrica.