DE69424190T2

DE69424190T2 - Elektromechanischer wandler

Info

Publication number: DE69424190T2
Application number: DE69424190T
Authority: DE
Inventors: Kazimierz Gimzewski; Rudolf Schlittler; Edward Welland
Original assignee: International Business Machines Corp
Current assignee: International Business Machines Corp
Priority date: 1994-09-12
Filing date: 1994-09-12
Publication date: 2000-11-23
Anticipated expiration: 2014-09-13
Also published as: EP0783670A1; JP3055175B2; EP0783670B1; DE69424190D1; US5780727A; JPH10508431A; WO1996008701A1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen elektromechanischen Wandler, der aus einem flexiblen Element und einem Verstärker besteht und ein elektrisches Ausgangssignal im Einklang mit der Bewegung des flexiblen Elementes erzeugt. Die vorliegende Erfindung betrifft auch einen solchen Wandler als einseitig eingespannten Träger in Mikroskopen mit lokaler Sonde, als Sensor oder als Oszillator.

HINTERGRUND DER ERFINDUNG

Elektromechanische Wandler werden in vielen verschiedenen technischen Bereichen eingesetzt. Sie werden als Teile von oszillierenden Schaltungen, Vibratoren, Sensoren, Mikroaktoren oder Vorrichtungen mit lokaler Sonde wie dem Abstoßungskraftmikroskop (AFM) eingesetzt. Im folgenden werden einige bekannte Vorrichtungen aus verschiedenen Bereichen der Technik vorgestellt. Diese Vorrichtungen unterstreichen die vielseitige Verwendbarkeit elektromechanischer Wandler.
Ein integrierter Kraftsensor wird von R. H. Taylor und D. J. Webb im IBM Technical Disclosure Bulletin, Bd. 25, Nr. 12, Mai 1983, Seite 6424/5 beschrieben. Dieser Sensor besteht aus einer piezoelektrischen Schicht, die an eine längliche Gate- Elektrode eines zugehörigen Feldeffekttransistors angekoppelt ist. Bei Druck auf die piezoelektrische Schicht wird die Gate- Elektrode aufgeladen und moduliert so die Kanalkonduktanz des Feldeffekttransistors.
Eine andere bekannte Vorrichtung wird von H. C. Nathanson et al. in IEEE Transactions an Electron Devices, Bd. ED-14, Nr. 3, März 1967, S. 117-133 als "Resonant-Gate-Transistor" (RGT) beschrieben. Der RGT benutzt eine stabförmige Elektrode, die über der Drain- und Source-Elektrode eines MOSFET aufgehängt ist. Die Oszillationen der (aufgeladenen) Elektrode variieren den Kanal des Transistors. Mit einer geeigneten Rückkopplungsschaltung kann der RGT dazu gezwungen werden, mit einer konstanten Frequenz zu oszillieren.
Die Verwendung eines elektromechanischen Wandlers als "Zweiwegeschalter" wird in der US-Patentschrift US-A-5 034 648 beschrieben. In diesem Patent wird ein im wesentlichen piezoelektrischer Stab an die Gate-Elektroden zweier Feldeffekttransistoren angeschlossen.
Ein piezoelektrischer Aktor für mikromechanische Vorrichtungen wird ferner in Sensors and Actuators, A21-A23 (1990), S. 226- 228, von F. R. Blom et al. beschrieben. Der Aktor besteht aus einem mehrschichtigen, einseitig eingespannten Träger, der aus einer SiO&sub2;-Schicht und einer ZnO-Schicht, jeweils zwischen zwei Metallschichten, zusammengesetzt ist. Eine an die Metallschichten angelegte Spannung erzeugt eine Durchbiegung des Trägers. Unimorphe oder bimorphe piezoelektrische Träger haben auch auf dem Gebiet der Abstoßungskraftmikroskopie (AFM) Einzug gehalten. Die Abstoßungskraftmikroskopie ist eine spezielle Variante der sogenannten "Verfahren mit lokaler Sonde", die alle eine Spitze mit einem Scheitel, der eine Krümmung im Bereich zwischen 10 und 100 nm aufweist, besitzen. Die Spitze oder Sonde wird in die Nähe einer Probe gebracht, die mit Hilfe piezoelektrischer Wandler untersucht werden soll. In AFM und verwandten Bereichen ist die Spitze auf einem piezoelektrischen Träger befestigt. Es wurden bereits zahlreiche Vorschläge gemacht, wie das piezoelektrische Material des Trägers benutzt werden kann, um seine Auslenkung bei der Annäherung an die Probe zu steuern. Beispiele für solche Vorschläge finden sich in der Europapatentanmeldung EP-A-0 492 915, in der verschiedene Möglichkeiten zur Herstellung von Trägersonden mit mehreren piezoelektrischen Schichten und einer geeigneten Anzahl Elektroden zum Anlegen einer Spannung an die piezoelektrischen Schichten beschrieben werden. In der US-Patentschrift US-A-4 906 840 wird eine ähnlich aufgebaute Trägerstruktur mit einer piezoelektrischen bimorphen Schicht beschrieben, bei der der Träger von seiner Ruheposition aus in entgegengesetzte Richtungen gebogen werden kann. In einigen Ausführungsformen wird vorgeschlagen, die zum Aufladen der piezoelektrischen bimorphen Schicht benötigte Steuerschaltung in das Substrat zu integrieren, aus dem der Träger geätzt wird.
Ein weiterer Versuch, kleine, integrierte Träger für Abstoßungskraftmikroskope herzustellen, ist bekannt aus: M. Tortonese et al., Appl: Phys. Lett. 62 (8), 22. Februar 1993, S. 834-836. Das beschriebene Biegungserkennungsverfahren arbeitet mit einem piezoelektrischen Verformungssensor. Die Biegung des Trägers kann direkt aus dem Widerstand einer piezoelektrischen Schicht im Träger gemessen werden. Dieser Widerstand wird durch eine externe Wheatstone-Brücke bestimmt. Das Grundmaterial Silizium selber dient als piezoelektrische Schicht.
In der Europapatentanmeldung EP-A-0 290 647 wird die Biegung des Trägers gemessen, indem ein piezoelektrischer Oszillator an den Träger angeschlossen und die Frequenzabweichung bei Einwirkung eines Kraftgradienten bestimmt wird. Nach diesem Prinzip stellt K. Takata in der Rev. Sci. Instrum. 64 (9), September 93, S. 2598-2600, eine Vorrichtung mit einem in den Träger integrierten piezoelektrischen Vibrator vor. Indem der Vibrator als bimorpher Träger für ein AFM geformt wird, kann der Abstand zwischen Spitze und Probe und der Kraftgradient gleichzeitig erkannt werden.
In dem Artikel "A fully suspended, movable, single-crystal silicon, deep submicron MOSFET for nanoelectromechanical applications" von Yao et al., Sensors and actuators A, Bd. 40, 1994, S. 77-84, wird eine Trägerstruktur mit einem aufgehängten FET dargestellt und beschrieben, in der der FET als Teil der Tunnelstromerkennungs- und Verstärkungselektronik für den Träger dient. Auf diese Weise werden Verluste durch die große Nähe des FET zur Quelle des zu verstärkenden Signals verringert.
Wie dem Stand der Technik zu entnehmen ist, wurde mehrfach versucht, Träger für Verfahren mit lokalen Sonden sowie andere Sensoren und Oszillatoren integriert herzustellen. Da alle bekannten Vorschläge immer noch stark von externen Schaltungen abhängig sind, die einen wesentlichen Teil der Größe und Komplexität der beschriebenen Vorrichtungen ausmachen. Diese Vorrichtungen müssen exakt ausgerichtet werden und erfordern eine zusätzliche Verdrahtung.
Die Aufgabe der Erfindung ist deshalb ein hochgradig integrierter elektromechanischer Wandler. Eine speziellere Aufgabe der Erfindung ist ein robuster Wandler, der leicht in größere Vorrichtungen eingebaut werden kann. Eine weitere Aufgabe der Erfindung betrifft hochintegrierte Trägerstrukturen für die Mikroskopie mit lokalen Sonden und für Sensoren, Aktoren und Oszillatoren, die eine bessere Kontrolle, vor allem der Biegung und Auslenkung, ermöglichen.

KURZBESCHREIBUNG DER ERFINDUNG

Die Merkmale, die als für die Erfindung charakteristisch betrachtet werden, sind in den Ansprüchen dargelegt.
Demnach besitzt der erfindungsgemäße Wandler ein flexibles Element, das einen wesentlichen Teil einer Verstärkungsschaltung enthält. In einer bevorzugten Ausführungsform ist diese Verstärkungsschaltung ein Feldeffekttransistor, wobei eine geringe Gate-Spannung angelegt wird, um den von der Source- Elektrode zur Drain-Elektrode fließenden Strom zu steuern. Die bevorzugten Abmessungen des flexiblen Elementes bewegen sich bei hochempfindlichen Vorrichtungen im Bereich zwischen 1 mm und 1 um in jeder Richtung.
Die Verstärkungsschaltung wird am besten mit Hilfe der Dünnschichttransistor-Technik (TFT) hergestellt. Dünnschichttransistoren sind im wesentlichen analog zu Metalloxid-Feldeffekttransistoren (MOSFETs), mit dem Unterschied, daß für MOSFETs hochwertige Einkristallsubstrate (Wafer) verwendet werden, während bei TFTs alle Komponenten auf einem isolierenden Substrat, z. B. SiNx, SiOx, SiOxNy, TaOx, Al&sub2;O&sub3; oder zusammengesetzten Schichten abgeschieden werden können. Am besten wird das Grundmaterial des flexiblen Elementes oder ein Oxid davon als Substrat für die TFT-Vorrichtung verwendet.
Wenn die in das flexible Element einzubauende Verstärkungsvorrichtung ein FET ist, muß mindestens eine Source-Elektrode, eine Drain-Elektrode und eine Gate-Elektrode auf dem Substrat abgeschieden werden. Geeignete Elektroden bestehen aus leitfähigem Material, insbesondere Metallen wie Au, Al, Mo, Ta, Ti, ITO (Indium-Zinn-Oxid), NiCr oder Cu, die durch Aufdampfen und Photoätzen oder andere Verfahren abgeschieden werden. Um die Gate-Elektrode gegen den Halbleiterkanal, der Drain und Source verbindet, zu isolieren, sind die gleichen dielektrischen Materialien geeignet, die als Grundmaterial für Substrate genannt wurden. Diese Schichten können durch Aufdampfen, Zerstäuben, Abscheiden aus der Gasphase (CVD), Molekularstrahlepitaxie (MBE) oder ähnliche Verfahren abgeschieden werden. Sofern für die Gate-Elektrode ein geeignetes Material verwendet wird, kann die Isolierschicht auch durch anodische Oxidation dieser Elektrode hergestellt werden. Der Halbleiterkanal selber kann auf der Basis von Materialien wie Si, a-Si:H, poly- Si, CdSe, Te, In, Sb, Ge hergestellt werden. Für spezielle Bereiche wie den Widerstandskontakt zur Source- oder Drain- Elektrode kommt n+-dotiertes a-Si:H oder eine Dotierung mit Barrieremetallen in Frage. Diese Materialien werden durch Aufdampfen, Zerstäuben, CVD, MBE oder andere bekannte Verfahren abgeschieden. Das Muster in der Schicht wird entweder durch Photolithographie mit Ätzen, Plasmaätzen oder Ionenstrahlätzen hergestellt. Es besteht auch die Möglichkeit, ein lithographisches Verfahren zu verwenden, bei dem ein Mikroskop mit Abtastspitze benutzt wird.
In einem weiteren Aspekt der Erfindung sind in das flexible Element auch Mittel zur Spannungserzeugung integriert, vorzugsweise piezoelektrische Elemente. Diese Elemente bilden entweder eine einzelne Schicht (unimorph) oder eine Kombination aus zwei (bimorph) oder mehr Schichten (multimorph). Auf diese Weise kann das Spannungserzeugungsmittel so angepaßt werden, daß bei Dehnung, Stauchung, mechanischer Spannung oder Biegung eine elektrische Spannung erzeugt wird. Bevorzugte piezoelektrische Materialien sind u. a. ZnO, AlN, PZT, das durch Zerstäubung auf das Grundmaterial aufgetragen werden kann. Andere piezoelektrische Materialien, vor allem Polymere wie Polyvinylidenfluorid (PVDF) oder Copolymere davon, können verwendet werden, wenn sie mit einem haftenden Material oder einem geeigneten Klebstoff mit dem Substrat verbunden werden.
Das erfindungsgemäße flexible Element ist dadurch gekennzeichnet, daß es elastische Eigenschaften (Federkonstante) aufweist und eine Biege- oder Oszillationsbewegung ausführen kann. Beispiele für die flexiblen Elemente sind Trägerstrukturen wie in der Abstoßungskraftmikroskopie oder dünne Membranen wie sie für verschiedene Anwendungszwecke benutzt werden. Aus Gründen der Kompatibilität mit der bisherigen IC-Technologie sind Silizium oder Siliziumnitrid und ihre Oxide bevorzugte Grundmaterialien. Flexible Elemente werden durch anisotropes Ätzen mit alkalischen Lösungen wie KOH (Kaliumhydroxid), EDP- Lösungen (Ethylendiamin, Pyrocatechol und Wasser), Hydrazin- Lösungen oder Lösungen auf der Basis von Ammoniumhydroxid oder Tetramethylammoniumhydroxid und Wasser hergestellt.
Durch Verwendung einer integrierten Vorrichtung mit einem flexiblen Element, einem Spannungserzeugungsmittel und einem elektronischen Verstärker werden Ausgangssignale zwischen 1 uV und 5 V für Wege des flexiblen Elementes deutlich unter 1 nm erzeugt. Im Betrieb erzeugt das Spannungserzeugungsmittel eine Spannung, die von der Stärke der Auslenkung oder Biegung des flexiblen Elementes abhängig ist. Diese Spannung moduliert entweder das elektrische Feld und im Einklang damit den Strom zwischen Source und Drain, oder sie steuert den Basisstrom im Fall eines Basis-Kollektor-Verstärkers.
In einem anderen Aspekt der Erfindung ist das Verstärkungsmittel möglichst vor Spitzenspannungen zu schützen, die eventuell von den piezoelektrischen Elementen erzeugt werden können. Geeignete Schutzmaßnahmen sind eine Vorspannung an der Gate- Elektrode oder In, zwei in das flexible Element integrierte Terminal-Vorrichtungen (Dioden) mit fester Durchbruchspannung (integrierte Schutzdiode), Spannungsteiler usw.
In einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung fungiert das flexible Element als ein Wandler, der andere physikalische Eigenschaften wie Kräfte, Wärme oder Lichtstärke in eine Bewegung umwandelt. In einer bevorzugten Ausführungsform dieses Aspekts der Erfindung ist eine Spitze an dem flexiblen Element befestigt, wodurch sich ein besserer Sensor für Vorrichtungen mit lokaler Sonde wie die oben beschriebenen ergibt. Im Vergleich mit bekannten AFM-Verfahren wie dem erwähnten piezoresistiven Träger bietet diese Ausführungsform der Erfindung ein höheres Maß an Integration, da die erste Verstärkerstufe Teil der Trägerstruktur ist. Energieverlust und Rauschen werden verringert. Außerdem werden durch den neuen Träger, verglichen mit anderen bekannten AFM-Verfahren, komplexe, makroskopische Auslesevorrichtungen oder Detektoren, in vielen Fällen optische Vorrichtungen, zum Messen der Auslenkung des Trägers vermieden. In einer anderen bevorzugten Ausführungsform dieses Aspektes der Erfindung enthält das flexible Element mindestens zwei Schichten mit unterschiedlichen Wärmeausdehnungskoeffizienten. Eine Temperaturänderung bewirkt deshalb eine Auslenkung des flexiblen Elementes in Form des sogenannten "Bimetalleffektes". Wenn die Wärmeausdehnungskoeffizienten der beiden Schichten sich um mindestens den Faktor 10 unterschieden, können auch geringe Temperaturänderungen überwacht werden. Die Anwendbarkeit dieser "Bimetall"-Variante der Erfindung kann erhöht werden, indem eine chemisch aktive Schicht, z. B. ein Katalysator oder eine Absorptionsschicht, hinzugefügt wird sie in der internationalen Patentanmeldung PCT/EP93/01742. Eine durch eine chemische Reaktion in der chemisch aktiven Schicht verursachte Wärmeabgabe wird durch die Bewegung des flexiblen Elementes in ein erkennbares elektrisches Signal umgewandelt. Der Empfindlichkeitsbereich dieser Trägerstruktur reicht bis in den Nano- und sogar den Picowattbereich.
Die "Bimetall"-Variante der Erfindung wird durch Mittel zur Wärmekalibrierung weiter verbessert. Diese Wärmekalibrierung wird durch ein Widerstandsheizelement, vorzugsweise eine Schleife aus einem leitenden Material, die auf dem flexiblen Element abgeschieden wird, bewerkstelligt. Bei bekanntem Widerstand der Schleife kann dem flexiblen Element eine definierte Wärmemenge zugeführt werden. Die Vorrichtung wird kalibriert, indem die durch verschiedene Wärmemengen verursachte Auslenkung gemessen wird. Das Widerstandsheizelement kann auch verwendet werden, um Untersuchungen zur Wärmeabsorption bzw. Wärmedesorption von Molekülen durchzuführen.
Da die vorliegende Erfindung auf der üblichen Silizium- und TFT-Technologie basieren kann, ist eine Massenproduktion erfindungsgemäßer Vorrichtungen leicht möglich. Durch Kombinati on von Silizium-Mikromaterialbearbeitung, beschrieben z. B. von K. E. Petersen in IEEE Transaction an Electron Devices, Bd. ED-25, Nr. 10, S. 1241-1249, mit der zur Herstellung von TFT-Anzeigen verwendeten Technologie können große Anordnungen von erfindungsgemäßen Vorrichtungen zur Verwendung als berührungs- oder wärmeempfindliche Bildschirme und Anzeigeflächen hergestellt werden. Die Robustheit von Silizium garantiert eine lange Lebensdauer und ausreichenden Schutz vor physischer Zerstörung. Ein anderes Standardmaterial, das zur Herstellung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung eingesetzt werden kann, ist Galliumarsenid und seine Legierungen, z. B. AlGaAs. Verarbeitungsverfahren für dieses Material werden beispielsweise in J. Micromech. Microeng. 4 (1994), S. 1-13 von K. Hjort et al. beschrieben.
Diese und andere neuartige Eigenschaften, die als charakteristisch für die vorliegende Erfindung erachtet werden, sind in den beigefügten Ansprüchen definiert. Die Erfindung selber sowie eine bevorzugte Verwendungsmöglichkeit und weitere Aufgaben und Vorteile der Erfindung sind am besten aus der nachstehenden ausführlichen Beschreibung beispielhafter Ausführungsformen in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen ersichtlich.

BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Fig. 1 zeigt einen erfindungsgemäßen mikromechanischen Träger auf Siliziumbasis.
Fig. 2 ist eine Schemazeichnung einer Anordnung von erfindungsgemäßen Vorrichtungen.

MÖGLICHKEIT(EN) ZUR AUSFÜHRUNG DER ERFINDUNG

In Fig. 1 ist eine exemplarische erfindungsgemäße Vorrichtung dargestellt, bei der auf einem Grundmaterial 1, das aus Si besteht, eine Isolierschicht 2 aus SiO&sub2; aufwächst. Anschließend wird ein Halbleiterkanal hergestellt, indem eine Schicht 3 aus amorphem Si (a-Si) abgeschieden wird. Auf die a-Si-Schicht wird eine Aluminiumschicht aufgestäubt und durch Photolithographie bearbeitet, so daß zwei separate, leitende Punkte entstehen. Diese Punkte bilden eine Source-Elektrode 4 und eine Drain-Elektrode 5. Durch Abscheidung aus der Gasphase (CVD) läßt man nun einen weiteren isolierenden Oxidfilm 6 auf der Struktur aufwachsen, um die Drain-Elektrode und die Source- Elektrode von einer Gate-Elektrode 7 zu trennen. Die Gate- Elektrode wird wie die beiden anderen Elektroden hergestellt. Die Gate-Elektrode selber wird mit einer Schicht 8 aus rf- zerstäubtem Zirkoniumtitanat bedeckt. Dieses Material weist eine starke piezoelektrische Wirkung auf. Nun wird eine dicke Schicht 9 aus Aluminium abgeschieden, die zusammen mit dem Grundmaterial einen "Bimetall"-Effekt erzeugt, wie weiter unten noch zu sehen sein wird. Die gestaffelten Schichten werden auf der Oberseite mit einer chemisch aktiven Schicht 10 aus Platin bedeckt, die im vorliegenden Beispiel als Katalysator dient.
Der Träger erhält seine endgültige Form durch anisotropes Ätzen mit EDP wie oben beschrieben. Die drei Elektroden 4, 5, 7 sind mit Kontaktpunkten für die externe elektrische Verdrahtung dargestellt.
Die Gesamtabmessungen des Trägers betragen 150 · 50 · 4 um³, wobei die Basisschicht 1 und die Al-Schicht 9 den größten Teil ausmachen. Die anderen Schichten haben eine typische Dicke von weniger als 500 um. Die Vorrichtung in Fig. 1 ist nicht maßstäblich gezeichnet.
Als Verstärkungsfaktor des TFT-FET wird der Faktor 100 gewählt. Die Vorrichtung wird mit der Reaktion
H&sub2; + 1/2O&sub2; → H&sub2;O
mit einer Reaktionsenthalpie von 242 kJ/mol, katalysiert durch die Pt-Schicht 10, getestet. Die Vorrichtung wird in eine geeignete Vakuumkammer gebracht, die bis zu einem Druck von 2 · 10&supmin;² mbar mit einer Mischung aus H&sub2; und O&sub2; im richtigen stöchiometrischen Verhältnis (2 : 1) gefüllt wird.
Aufgrund der Wärmeerzeugung ΔQ/Δt durch die Reaktion an der katalytischen Oberfläche 10 steigt die Temperatur des Trägers, bis die erzeugte Wärme durch die Wärmeverluste ΔQ(Verlust)/Δt aufgewogen wird. Die Temperatur bewirkt eine unterschiedliche Ausdehnung der Al-Schicht 9 und der Si-Basisschicht 1. Wegen des Bimetalleffektes biegt sich der Träger, und die in der piezoelektrischen Schicht 8 entstehende mechanische Belastung erzeugt eine elektrische Spannung. Es ist zu erkennen, daß, abhängig von der Größe der piezoelektrischen Schicht, eine Temperaturänderung von ca. 1 K eine Spannung von ca. 2 V erzeugt. Beim gegebenen Verstärkungsfaktor wird die Empfindlichkeit der Vorrichtung auf ca. 100 V/K geschätzt. Bei einem Rauschpegel von ca. 1 mV ist die Messung auf Temperaturbereiche über 10&supmin;&sup5; K begrenzt. Dies zeigt deutlich das Potential der vorliegenden Erfindung, da ein Fachmann noch zahlreiche Optimierungen vornehmen kann. Die Struktur des Träger kann verfeinert werden, bin eine größere Länge oder eine größere empfindliche Fläche zu erreichen. Eine weitere Verbesserungsmöglichkeit beinhaltet die Segmentierung der Elemente der Trägerstruktur, z. B. so, daß nur ein begrenzten Bereichen des Trägers ein FET oder eine piezoelektrische Schicht vorhanden ist, oder daß mehrere FET in ein einziges flexibles Element integriert sind.
In Fig. 2 ist eine Anordnung von erfindungsgemäßen Vorrichtungen dargestellt, die die unvermeidbaren Probleme mit Streukapazität, induktiven Störungen und Rauschen, die bei bekannten Ansätzen, bei denen separate Wandler mit Verstärkern und Signalprozessoren verdrahtet werden, entstehen, im wesentlichen eliminieren. Die neue Anordnung ist vereinfacht, um die Verwendung von Massenproduktionsverfahren wie sie von der Herstellung von TFT-Anzeigen bekannt sind, zu erleichtern.
Die erfindungsgemäßen Vorrichtungen, z. B. Träger, Sensoren, Aktoren oder Oszillatoren sind durch das Symbol eines Feldeffekttransistors FET S1, ..., S4 dargestellt. Die Source-Elektroden der FETs sind an die externe Spannungsquelle 20 angeschlossen. Die Drain-Elektrode jeder Vorrichtung ist mit einem Lastwiderstand R1, ..., R4 verbunden, um ein Spannungssignal an den Ausgängen V1, ..., V4 zu erzeugen, das weiter verarbeitet werden kann.

Claims

1. Ein elektromechanischer Wandler mit mindestens einem flexiblen Element 1-10 und einer im wesentlichen in das flexible Element integrierten Verstärkungsschaltung, die aus mindestens einem Feldeffekttransistor mit einer Gate- Elektrode 7 besteht, der durch ein in das flexible Element 1-10 integriertes Spannungserzeugungsmittel 8 gesteuert wird, um Auslenkungen des flexiblen Elementes zu messen.

2. Ein elektromechanischer Wandler nach Anspruch 1, bei dem das Spannungserzeugungsmittel aus piezoelektrischem Material 8 besteht.

3. Ein elektromechanischer Wandler nach Anspruch 2, bei dem das piezoelektrische Material eine multimorphe Struktur besitzt.

4. Ein elektromechanischer Wandler nach Anspruch 1, bei dem der Transistor außerdem einen Schutz gegen eine Durchbruchspannung besitzt.

5. Ein elektromechanischer Wandler nach Anspruch 1, bei dem das flexible Element außerdem mindestens zwei Schichten 1, 9 mit unterschiedlichen Wärmeausdehnungskoeffizienten besitzt.

6. Ein elektromechanischer Wandler nach Anspruch 5, bei dem das flexible Element mit einer chemisch aktiven oder absorbierenden Schicht 10 bedeckt ist.

7. Eine Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 6 in einer Vorrichtung mit lokaler Sonde, einem Sensor, einem Aktor oder einer Oszillatorschaltung.