?視頻游戲、虛擬現(xiàn)實和增強現(xiàn)實的興起正在推動觸覺技術需求的增長

?泛林集團的脈沖激光沉積(PLD)技術可助力下一代觸覺技術

試著想象一場沉浸式的虛擬體驗：在探索數(shù)字世界的時候，你的觸覺似乎與感受到的景象和聲音一樣真實。盡管一切只存在于網(wǎng)絡空間中，但你可以感受到用手接球、或者在虛擬鍵盤上敲字的感覺。這種感覺需要觸覺技術的支持，而泛林正在用創(chuàng)新助力這一技術的實現(xiàn)。

制造微型觸覺器件需要許多與制造集成電路相同的基礎工藝，包括沉積、刻蝕、清洗等，但不需要制造納米級結構。泛林集團Reliant® Systems部門致力于改善和擴展相關技術，幫助客戶實現(xiàn)產(chǎn)品創(chuàng)新，進而助力觸覺技術等的應用。

電刺激

壓力、手感、溫度和震動等觸感都能幫助我們感知現(xiàn)實，而觸覺技術就是通過將電子信號轉換為機械信號來模擬這種感覺。

觸覺設備其實早已成為我們生活的一部分：大部分智能手機通過手動“點擊”或震動來確認按鍵操作；智能手表和觸摸板也都使用觸覺技術來傳遞各種動作信號；觸摸屏則是利用觸覺技術來模擬按下按鈕或切換開關的感覺。

人們對虛擬現(xiàn)實和增強現(xiàn)實的興趣與日俱增，推動了新型觸覺技術及其應用的發(fā)展。

駕駛/飛行游戲會在方向盤或控制器中應用觸覺技術，來模擬崎嶇道路或者惡劣天氣。

觸覺像素

壓電材料是前景最廣闊的觸覺技術之一，它在受到外界壓力時會產(chǎn)生內部電場。反之，當受到外部電場作用時，就會膨脹或者收縮。

將壓電薄膜懸浮在空腔上方并固定其邊緣，它就會在電信號的作用下上下彎曲。這種壓電制動器可以做得非常小，有些尺寸甚至可以達到幾毫米甚至更小。

想象一只覆蓋著觸覺像素（即微小的壓電觸覺元素）的手套，它們的控制方式與視覺顯示器上的像素類似。通過適當操作，可以模擬出各種觸感。

下圖展示了壓電制動器的制造工藝，即使用氮化硅和/或氧化硅作為彈性膜片材料，在金屬電極上沉積織構PZT（鋯鈦酸鉛）薄膜。

上圖：從晶圓頂部觀察彈性膜片的示意圖

下圖：薄膜橫截面示意圖

（圖片來源：“在靜態(tài)和諧振條件下為PZT薄膜片進行壓電驅動”，Sensors and Actuators a-Physical，1996）

PZT替代物

摻鈧氮化鋁 (ScAlN) 是很有前景的PZT替代物，而且不需要引入鉛的使用。由于摻鈧氮化鋁具有較高的擊穿電壓，因此在壓電厚度較薄的情況下也能獲得和PZT類似的機械位移值。

擊穿電壓是指制動器發(fā)生擊穿或電氣絕緣失敗前可以施加的最大電壓。

一般來說，壓電效應會隨著鈧含量的增加而變強，但最后會限于某個最高水平。

泛林集團的脈沖激光沉積產(chǎn)品非常適用于摻鈧氮化鋁。

脈沖激光沉積中，短激光脈沖先從基板上方一個小目標開始蒸發(fā)材料，創(chuàng)造沉積羽流。隨后，再在下方基板上沉積材料。

羽流的大小與形狀和蘋果類似。因此，若想要在大型基板上實現(xiàn)均勻沉積，就需要在多個位置進行多次嘗試。

脈沖激光沉積的重要優(yōu)勢在于，它能夠沉積包括摻鈧氮化鋁在內的各種材料，還能對晶圓內薄膜厚度和應力等沉積薄膜的特性進行精細調整。

泛林集團在摻鈧氮化鋁脈沖激光沉積領域的創(chuàng)新或成為推動無鉛壓電觸覺設備大批量生產(chǎn)的關鍵，助力觸覺未來的實現(xiàn)。