Достижения в области пьезоэлектрических тонких плёнок для акустических биосенсоров, акустофлюидики и приложений «лаборатория-на-чипе»

В последнее время пьезоэлектрические тонкие плёнки, включая оксид цинка (ZnO) и нитрид алюминия (AlN), нашли широкое применение в технологиях «лаборатория-на-чипе», включая биосенсинг, концентрирование частиц и клеток, сортировку и формирование структур, перекачивание, смешивание, распыление и струйную подачу. Интегрированные устройства для регистрации акустических волн и микрофлюидики изготавливают нанесением этих пьезоэлектрических плёнок на различные подложки, такие как кремний, керамика, алмаз, кварц, стекло, а в последнее время также полимеры, металлические фольги и гибкие стеклянные или кремниевые подложки для создания гибких устройств. Такие тонкоплёночные устройства на основе акустических волн обладают значительным потенциалом для создания интегрированных, одноразовых или изгибаемых/гибких устройств формата «лаборатория-на-чипе» для различных сенсорных и исполнительных применений. В статье рассматриваются последние достижения в разработке высокоэффективных пьезоэлектрических тонких плёнок и освещаются ключевые вопросы, включая нанесение плёнок, методы микроэлектромеханической обработки (MEMS), контроль параметров нанесения и обработки, текстуру плёнки, легирование, дисперсионные эффекты, механические напряжения в плёнке, проектирование многослойных структур, материалы и конструкцию электродов, а также выбор подложек. Наконец, обобщаются достижения в применении тонкоплёночных устройств для технологий «лаборатория-на-чипе» и определяются перспективные направления их дальнейшего развития.