JPH08501899A

JPH08501899A - 電歪センサおよびアクチュエータ

Info

Publication number: JPH08501899A
Application number: JP6500616A
Authority: JP
Inventors: ジー．スミッツ，ヨハネス
Original assignee: トラスティーズオブボストンユニバーシィティ
Priority date: 1992-05-22
Filing date: 1993-05-18
Publication date: 1996-02-27
Also published as: WO1993024963A1; EP0641488A1

Abstract

(57)【要約】検知と作動のための電歪不均質バイモルフを製作する方法であって、Ｓｉ₃Ｎ₄の層の上にＺｎＯ層を堆積することを含む。電歪材料はたわみを起こす電圧にバイアスされる。その結果生じるたわみの大きな振幅は、印加電圧と２次の関係がある。

Description

【発明の詳細な説明】電歪センサおよびアクチュエータ発明の背景本発明は一般に誘電材料に関し、より詳しくは、対象を操作し検知するための複合成分から成る電歪バイモルフに関する。一般に電気すなわち電気的極性は、圧電材料に機械的圧力（すなわち応力）を加えることにより生じる。圧電材料に機械的応力を加えると、応力に比例する電気分極（１立方メートル当たりの電気双極子モーメント）を発生する。材料が絶縁されていると、分極はその材料にかかる電圧になる。逆に材料の間に電圧を加えると、材料は機械的にひずむ。この相互関係は圧電効果として知られている。このように圧電材料を電界の中に置くと膨張または収縮する。圧電材料が膨張するか収縮するかは、加える電界の極性によって決まる。圧電バイモルフは、圧電材料の膜を弾力的な梁または棒に固着するか、または２つの圧電材料を張り合わせて複合片持ち棒を作ることにより形成することができる。棒は、電界を加えると、正確に決まった動きでたわむことのできる自由部分を備える。一般に棒は垂直方向にたわむ。圧電バイモルフ構造は、変換器、ポンプ、振動構造、計算機、モータなど、広範囲の用途がある。複合成分から成る圧電バイモルフは、圧電材料の単一の層を非圧電材料の層の上に堆積することにより形成される。圧電複合バイモルフは電界を加えるとたわむ。一般的な圧電複合バイモルフはＰＬＺＴ、ＰＺＴ、ＰＶＦ₂などの圧電材料を用いる。これらのバイモルフは、電話の受話器、厚さが伸びる方式の共振器、ＰＬＦＥＴ加速度計、共振隔膜圧力センサ、共振力センサ、片持ち棒で作られるモノリシック帯域フィルタ、棒の振動制御におけるダンパ、音の放射を制御するための方形板の振動モードの調節器に用いられて来た。発明の概要本発明の望ましい実施態様は、基板と、基板の上に堆積された誘電層とを備える電歪複合バイモルフを提供する。電歪層は圧電特性とは異なる電歪特性を持つ。すなわち、圧電材料が電界に比例してひずむのとは異なり、電歪層は電界の２乗に比例してひずむ。電歪層にバイアス電圧を加えるとバイモルフはたわむ。印加電圧が少し変化すると、たわみは印加電圧の変化にほぼ比例して変化する。従って棒のたわみは１次と２次の要素の和という特徴を持つ。基板層は窒化珪素であり、誘電層は周期律表のＩＩ族とＶＩ族から選択された元素から成る化合物であることが望ましい。誘電層および基板層として望ましい材料はそれぞれＺｎＯおよびＳｉ₃Ｎ₄である。基板層と誘電層の厚さ比は約１でよいが、この比はそれぞれの応用やバイモルフ構造に用いられる材料に従ってかなり異なってよい。複合バイモルフは流体や対象を操作し検知するのによく用いられる。より特定して言うと、電圧の関数として大きなたわみを生じるので、本発明はレーザプリンタや、距離計や、バーコード読取り器などのレーザスキャナや、ファイバオプティックのアドレスシステムなどにおいて、光束を偏向させるのに用いられる。これらのシステムはマイクロプロセッサや制御回路で制御することができ、その中の一部または全ては１個のチップの上にモノリシックに集積することができる。本発明は、電歪複合バイモルフをいくつかの段階で製作する望ましい方法を含む。まず下地層を堆積させ、次にＳｉ₃Ｎ₄などの誘電材料を堆積させる。その上に導体を堆積させ、またその上に電歪材料を堆積させる。次に第２電気接点を電歪材料の上に設ける。最後に構造の下部の下地層を除去し、片持ち棒などの電歪バイモルフ・アクチュエータまたはセンサを形成する。以下に望ましい実施態様と使用方法に関連して本発明を説明するが、本発明を具体化した特定の電歪複合バイモルフは引例として示すものであって、本発明はこの実施態様に限定されるものではない。本発明は、特許請求の範囲で定義される本発明の精神と範囲内に含まれる全ての代替物や変形品や同等品を含むものである。図面の簡単な説明第１図は、本発明によって製作される電歪複合バイモルフの平面図である。第２図は、電歪複合バイモルフの断面図である。第３Ａ−３Ｇ図は、電歪複合バイモルフの製作工程の図である。第４図は、電歪複合バイモルフのたわみ対ＤＣ電圧のグラフである。第５図は、オプティカルファイバをアドレスする電歪アクチュエータの図である。第６図は、被写体の位置を検知する距離計として用いられる電歪センサの図である。第７図は、レーザビームを偏向させる電歪アクチュエータの図である。第８図は、加速度計として用いられる電歪アクチュエータの図である。第９図は、電歪バイモルフを操作するのに用いられる駆動回路の略図である。望ましい実施態様の詳細な説明本発明の電歪複合バイモルフによるデバイスの望ましい実施態様の平面図と断面図を第１図と第２図にそれぞれ示す。デバイスは一般に番号１０で示す。バイモルフ構造は珪素基板１２と、珪素基板１２の上に形成されるＺｎＯ１４などの誘電材料の層を備え、基板に対して一端でたわむことのできる片持ち棒１０を設ける。誘電材料はＺｎＯに限られるわけではなく、電歪挙動を示す周期律表のＩＩ族およびＶＩ族から選択された元素から成る任意の化合物を含んでよい。ＺｎＯ層１４の向かい合う側に設けられる２つの電極１６と１８を用いて層１４に電界を加え、バイモルフを一端でたわませる。このシステムを一般に曲げシステム２０と呼ぶ。接触パッド２２と２４を用いて、バイモルフを操作する制御器３９を含む駆動回路に電極１６と１８をそれぞれ電気的に接続する。駆動回路は、バイモルフを形成する半導体ウエーハすなわちチップ内に集積してよい。バイモルフは、基板１２の中または上に形成される「凹部」に設けてよい。またバイモルフは、個別の電極２５および２７と接点３２およびと３４を備える振動システム２６を含んでよい。振動システム２６と、電極２８および３０を備える検知システム３６とを触覚センサとして用いてよい。触覚センサは次のようにして対象の位置を決める。曲げシステムに加える電圧を徐々に変化させることにより、棒をテスト対象の方にたわませる。電圧は振動電極システムにも加えられる。捧が振動すると外部の対象との接触が強まる。棒の検知部が対象に接触すると、検知システムの電極は電気信号を検知する。回路３９は信号を処理して曲げ電圧をそのレベルに保つ。曲げ電圧から、外部の対象の位置を決定することができる。複合バイモルフは第３Ａ−３Ｇ図に示す方法で形成する。本方法を説明するために特定の処理条件と寸法を示すが、これらは使用する材料や所望の装置の寸法に従って変えてもよい。まず、（１００）面の珪素ウエーハ４０を乾燥した酸素の中で１１５０℃で酸化して０．５μｍのマスク用酸化物４２を得る（第３Ａ図）。フォトリソグラフィを用いて珪素ウエーハの上に窓４６の配列のパターンを作る（第３Ｂ図）。この例では、窓は３．１１ｍｍｘ０．９６ｍｍの寸法の方形である。次に窓の内部の二酸化珪素（ＳｉＯ₂）を、緩衝酸化物エッチ（ＢＯＥ）においてエッチングにより除去する。厚さ１．０μｍの酸化亜鉛（ＺｎＯ）の下地層４８を、圧力５．３３Ｐａ（４ｘ１０^-2Ｔｏｒｒ）でマグネトロンスパッタリングによりウエーハ上に堆積する。スパッタリングは、６００Ｗの電力レベルで、純粋の酸素ガスの中で亜鉛ターゲットから行われる。方形窓の外側のＺｎＯ膜を、燐酸と酢酸と水の混合液（１：５０：５０）の中でエッチングにより除去する（第３Ｃ図）。次に純粋のアルゴンガスの中で厚さ１μｍの窒化珪素（Ｓｉ₃Ｎ₄）の層４９を（Ｓｉ₃Ｎ₄）ターゲットからウエーハの上にスパッタリングする。クロム・金の層５０を窒化珪素（Ｓｉ₃Ｎ₄）の上に蒸着して底部電極を形成する（第３Ｄ図）。次に厚さ１μｍのＺｎＯの膜５２を底部電極５０の上にスパッタリングしてパターンを作る。スパッタリング工程のパラメータは下地層ＺｎＯ４８の場合と同じものを用いる。クロム・金の第２層５４をウエーハの上に蒸着して頂部電極を形成する（第３Ｅ図）。この段階で、センサの重要な要素の製作が完了する。これでデバイスをエッチングにより取り出す準備ができた。フォトレジスト５６をウエーハ上にスピンコーティングし、マスクのパターンを作る。これは、装置の片持ち棒構造を作るためにエッチングするＳｉ₃Ｎ₄の必要な領域を露出するものである（第３Ｆ図）。Ｓｉ₃Ｎ₄をＢＯＥの中で犠牲ＺｎＯに達するまでエッチングする。同じフォトレジストの位置で、片持ち棒全体が珪素基板から離れるまで、Ｓｉ₃Ｎ₄の下の犠牲ＺｎＯを酢酸と燐酸と水の混合液の中でエッチングする。得られる構造は片持ち棒を持つ圧電複合バイモルフで、棒の材料の熱膨張係数を適当に不釣り合いにして上に曲がるように設計することができる。この例では、バイモルフの長さは約３ｍｍで、バイアス電圧を加えると約１ｍｍたわむ。約−８．０ボルトから約＋８．０ボルトの範囲のＤＣ電圧を結合パッドを経て電極に加えて複合バイモルフ１０をバイアスさせると、片持ち棒はたわむ。また、バイモルフ１０はＡＣ電圧を加えてもたわむ。バイモルフの自由端のたわみは、電圧を加えた自由端の位置と入力電圧がゼロのときの最初の位置との差の測度である。本発明のバイモルフの最大たわみは約１ｍｍで、ＰＺＴ材料を用いる従来の圧電不均質バイモルフの最大たわみもほぼ同じである。第４図は、複合バイモルフのたわみに対するバイモルフに加えるＤＣ電圧のグラフである。曲線が「蝶」の形をしているので分かるように、第４図にはヒステリシスがある。複合バイモルフは電圧が６Ｖより高くなると飽和する。このデータは、捧の長さが２９８０ミクロンと１６８８ミクロンのセンサを作り、３０倍光学顕微鏡と、接眼鏡に単位当たりの分解度が３３．３μｍの網線とを備える検査器でテストして得られたものである。ＤＣ電圧は、結合パッドを経て曲げ電極領域に加えた。ヒステリシス効果を観察するために、まず曲げ電圧を０Ｖから− ６．５Ｖまで一方向に少しずつ下げた。−６．５Ｖから、電圧を０Ｖまで一方向に戻した。０Ｖから電圧を６．５Ｖまで上げ、再び０Ｖに下げた。いろいろの入力電圧において、センサの自由端の位置を網線から読んだ。ある入力電圧における自由端のたわみは、入力がゼロのときの最初の位置からの自由端の位置の差として得た。第４図のグラフの２次的挙動を見ると、複合バイモルフのたわみは電圧の大きさによって大きく変わるが、印加電圧の極性には関係しないことが分かる。例えば、複合バイモルフの戻りは電界が高い領域では下の方に小さくそれ、電界が低い領域では上の方に大きくそれる。バイアスを与えた複合バイモルフの変動は、その構成式により説明することができる。外部電圧によるバイモルフのたわみは次式で与えられる。ｈ_pはそれぞれＳｉ₃Ｎ₄とＺｎＯの厚さ、ｄ₃₁はＺｎＯの圧電定数、Ｌは曲げシステムの長さである。本発明の複合バイモルフについて、は次の値を持つと仮定する。これらの値を用いると、式（１）からたわみは次のようになる。 δ（Ｖ）＝１２ｘ１０−⁶Ｖ（２）式（２）を、第４図の原点で交差する点線で示す。この線で表される圧電効果では、第４図のほとんど対称のプロットを十分説明することができない。左側の部分のデータ点を通る直線の傾斜は、バイアス電圧が−４Ｖのときには３０９μ ｍ／Ｖである。第４図に示すデータをＶの２次式を用いて最小自乗曲線であてはめると、次の係数が得られる。曲線のあてはめから、電歪効果があることは明らかである。電歪効果によりバイモルフのたわみと電界の間には２次の関係があり、誘電材料は電界の極性にかかわらず常に収縮する。電歪は、電界により誘起される誘電材料の弾性変形すなわちひずみの一形式である。弾性ひずみは電界方向が逆でも無関係である。電歪は全ての誘電体が持つ性質であって、電界が逆になると電界で誘起されるひずみの符号が変わる圧電効果とは異なる。本発明のバイモルフ１０は圧電挙動と電歪挙動の両方を示す。しかし用いる材料の電歪応答の大きさは圧電応答の大きさより実質的に大きい。本発明において、珪素基板層と圧電層の厚さ比は約１である。厚さ比を約２にすると、バイモルフをモータの要素として用いる場合に最適なエネルギー転送特性を持っ複合バイモルフが得られる。しかし厚さ比が１．５のバイモルフに電圧を加えると、バイモルフは最大のたわみを生じる。またバイモルフは、珪素などの半導体層を用いて作ることができる。このようなシステムの製作は米国特許第５，０４９，７７５に詳しく記述されているので、参照文献としてここに示す。一般に厚さが１μから約１００μの範囲の珪素基板層の最大たわみ量は約１ｍｍである。本発明の複合バイモルフは電歪の性質を持っているので、多くの異なる用途に用いることができる。例えば第５図は、複数のオプティカルファイバ６０にアドレスし結合するアクチュエータ５８として用いられる不均質バイモルフ１０を示す。この実施態様では、アクチュエータ５８はマイクロプロセッサ６２と光源６４に結合する。マイクロプロセッサは電歪複合バイモルフに加えるバイアス電圧の大きさを制御し、アクチュエータを小さい増分で動かす。この用途では、アクチュエータ５８は水平および垂直方向に動いて複数のオプティカルファイバ６０にアドレスする。従って光源６４は、どのオプティカルファイバ６０にも完全にアドレスすることができる。また第１図と第２図に示した型のアクチュエータは、電子装置の冷却や、液体の混合や、流体の移送や、振動構造の減衰の制御に用いることができる。電歪バイモルフ・アクチュエータが上の用途で各種のばね型の負荷にどのように機械仕事を行うかを説明したのが、スミッツ（Smits）の「各種のバネ型の負荷に機械仕事を行う圧電バイモルフの有効度」、フェロエレクトロニクス、（１９９１年）、第１２０巻、２４１−２５２ページ、および、スミツ他の「各種の定負荷条件において機械仕事を行う圧電バイモルフ・アクチュエータの有効度」、フェロエレクトロニクス、（１９９１年）、第１１９巻、８９−１０５ページ、である。ファイバ６０の配列に関してオプティカルファイバにアドレスするのに用いられるシステム１０を第５図に示す。光源６４を用いて配列に送る光信号を発生し、マイクロプロセッサを含む制御器６２を用いて棒１０の２次元のたわみを制御し、棒１０に取り付けたオプティカルファイバを２つの位置５８と５９の間で切り替えて、取り付けたファイバを配列６０内の任意のファイバに位置に合わせることができる。第６図は、被写体の位置を決定する検知装置として用いられる複合バイモルフを示す。例えば、この実施態様はカメラのオートフォーカスに用いることができ、また一般に被写体の位置を検知する距離計装置として用いることができる。第６図に示す距離計装置６５は、被写体６６と、ＣＣＤ検出器６８と、マイクロプロセッサシステム６２と、反射面６９を備える電歪複合バイモルフ１０と、制御器７０を備える。この実施態様では、被写体６６（すなわち木）の像が電歪バイモルフ１０の反射面６９に入り、反射面は２つの別の像をＣＣＤ検出器６８に反射する。マイクロプロセッサシステム６２は、特定のバイアス電圧を制御器７０から電歪材料に与えることにより電歪バイモルフの動作を制御する。バイアス電圧により電歪材料は曲がり、このため被写体６６の像はＣＣＤ６８の異なる位置で検出される。またマイクロプロセッサシステムは自己相関関数でプログラムすることができる。自己相関関数は電歪バイモルフをたわませるのに必要なバイアス電圧を与え、両バイモルフからの各像を相互に収束させてＣＣＤの上に１つの像を生成する。両反射像の間の完全な相関を得るのに必要なたわみは、像の被写体６６と基準位置または平面との間の距離に比例するので、被写体の位置を正確に決定することができる。第７図は、光束を偏向させるシステムに用いられる複合バイモルフ１０を示す。詳しく言うと、このシステムはレーザプリンタとして用いられ、またはバーコード読取り器として用いることができる。第７図はレーザプリンタで用いられる光偏向システムである。システム７１は光源７８（望ましくはレーザ）と、制御器８０と、光源７８からの光を偏向させる反射面を持つ反射器８３を備える複合バイモルフ１０と、バイモルフから反射する光を受ける荷電面７２と、荷電面を動かす機械的駆動器７４と、上記の各要素を制御するマイクロプロセッサ６２を備える。この実施態様では、光源７８はバイモルフを光束で照射し、入射光は荷電面７２に反射して各画素を変える。複合バイモルフが動くと光は荷電面７２によって偏向される。従って偏向用の複合バイモルフ１０は画素書込み器として動作する。複合バイモルフ１０を用いる更に別の実施態様を第８図に示す。詳しく言うと、複合バイモルフ１０は振動を測定する加速度計８４として用いられる。加速度計８４は基準重さを与える校正質量８６、質量８６を支える枠８８、電歪材料１０を備える。最初の電気信号をバイモルフに与えると、バイモルフは測定対象の方にたわむ。複合バイモルフに接続する検出器が、静止した支持上の枠８８から吊り下げられた質量８６の振動の量を検出する。第９図は、電歪複合バイモルフ１０を必要なバイアス電圧に駆動して、パネルまたは質量９９を動かし検知する回路を示す。詳しく言うと、回路８９は電界効果トランジスタ９８のドレン９５に並列に接続されたダイオード９０、９２と、電界効果トランジスタのソース９７に並列に接続されたダイオード９４、９６を備える。この構成では、ダイオード９０、９２、９４、９６によりトランジスタは必要な電圧まで急速にバイアスされる。従ってこの回路は、バイモルフを０から８ボルトの範囲内のバイアス電圧に急速に駆動することができる。本発明について望ましい実施態様に関連して詳細に図示し説明したが、請求の範囲に定義された本発明の精神と範囲からそれることなく、多くの代替、変形または変更が可能であることは、この技術に精通した人には明らかである。

【手続補正書】特許法第１８４条の８【提出日】１９９４年７月１８日【補正内容】請求の範囲１．電歪デバイスを用いる方法であって、基板に固着された電歪材料を供給する段階と、電界を前記材料に加えるため、前記電歪材料の異なる領域に電気接点を設けて、湾曲可能な電歪複合バイモルフを供給する段階と、バイアス電圧に２次的に依存して湾曲する前記電歪複合バイモルフを、ある電圧にバイアスして前記デバイス湾曲させる段階と、を特徴とする方法。２．前記電歪材料は、周期律表のＩＩ族とＶＩ族から選択される元素から成る化合物である、請求項１記載の方法。３．前記電歪層はＺｎＯである、請求項２記載の方法。４．前記基板は半導体材料である、請求項１記載の方法。５．前記電圧は０から８ボルトの範囲にバイアスされる、請求項１記載の方法。６．前記電圧は０−８ボル１への範囲に交流電気信号でバイアスされる、請求項１記載の方法。７．前記基板と前記電歪材料は約１の厚さ比を持つ、請求項１記載の方法。８．前記基板と前記電歪材料はエネルギー転送に最適な厚さ比を持つ、請求項１記載の方法。９．前記基板層は約１μから約１００μの範囲の厚さを持つ、請求項７記載の方法。 10．前記電歪材料は約１−５ｍｍの長さを持つ、請求項１記載の方法。 11．作動させる対象に隣接して前記湾曲する材料を位置させる段階と、電界を前記電歪バイモルフに与える段階であって、前記電界は前記接点の間に電圧を持ち、前記電圧は前記電界の極性にかかわらず一方向に前記要素を湾曲させて前記対象を動かす大きさと正または負の極性を持つ、前記段階と、をさらに含む、請求項１記載の方法。 12．前記湾曲する材料は珪素基板上に固着される、請求項１１記載の方法。 13．検出すべき対象または媒体に隣接して前記湾曲する電歪バイモルフを位置させる段階と前記電歪バイモルフをある電圧にバイアスして湾曲させ、前記対象または媒体の特性を検出する段階であって、前記バイアスされた電歪バイモルフは前記電界の極性に無関係に湾曲する、前記段階と、を更に含む、請求項１記載の方法。 14．前記バイアスされた電歪バイモルフは前記電界の極性に無関係に湾曲する、請求項１３記載の方法。 15．前記珪素基板層はＳｉ₃Ｎ₄を更に含む、請求項１２記載の方法。 16．前記電歪バイモルフを振動させて前記対象を検出する段階を更に含む、請求項１３記載の方法。 17．前記対象の位置を表す電気信号を発生する段階を更に含む、請求項１３記載の方法。 18．前記電気信号を処理して前記対象の位置を決定する段階を更に含む、請求項１７記載の方法。 19．電歪センサであって、湾曲可能な電歪複合バイモルフ上の第１対の電極の間に設けられた電歪材料の第１領域と、前記湾曲可能なバイモルフ上の第２対の電極の間に設けられた電歪または圧電材料の第２領域と、前記第１対の電極に接続されて、ある電圧の第１電気信号を前記材料の第１領域に加えることにより印加電圧の２乗に依存してバイモルフを湾曲させることができ、また前記第２対の電極に接続されて、交流電気信号により前記湾曲可能なバイモルフを振動させることのできる電気回路と、を特徴とする電歪センサ。 20．前記湾曲可能なバイモルフと対象または媒体との接触に応じて、前記電気回路により発生されたセンサ信号に応答して、前記対象または媒体を作動させるために前記第１電気信号を加減する制御回路を更に備える、請求項１９記載のセンサ。 21．前記電歪材料はＺｎＯを含む、請求項１９記載のセンサ。 22．前記湾曲可能なバイモルフは半導体材料の上にまたは覆って形成される、請求項１９記載のセンサ。 23．前記回路はマイクロプロセッサを更に備える、請求項１９記載のセンサ。 24．前記湾曲可能なバイモルフは珪素を含む、請求項１９記載のセンサ。 25．窒化珪素の層を更に含む、請求項２４記載のセンサ。

Claims

【特許請求の範囲】１．電歪デバイスを用いる方法であって、基板に固着する電歪材料を設け、電界を前記材料に加えるため、デバイスを与える前記電歪材料の、異なる領域に電気接点を設け、バイアス電圧に２次的に依存してたわむ前記電歪材料を、ある電圧にバイアスしてたわませる、ことを含む方法。２．前記電歪材料は、周期律表のＩＩ族とＩＶ族から選択される元素から成る化合物である、請求項１記載の方法。３．前記電歪層はＺｎＯである、請求項２記載の方法。４．前記基板は半導体材料である、請求項１記載の方法。５．前記電圧は０から８ボルトの範囲にバイアスされる、請求項１記載の方法。６．前記電圧は１−８ボルトの範囲に交流電気信号でバイアスされる、請求項１記載の方法。７．前記基板と前記電歪材料は約１の厚さ比を持つ、請求項１記載の方法。８．前記基板と前記電歪材料はエネルギー転送に最適な厚さ比を持つ、請求項１記載の方法。９．前記基板層は約１μから約１００μの範囲の厚さを持つ、請求項７記載の方法。 10．前記電歪材料は約１−５ｍｍの長さを持つ、請求項１記載の方法。 11．対象を作動させる電歪デバイスを用いる方法であって電歪要素の異なる領域に電気接点を備えて前記要素に電界を加えることのできる電歪要素を設け、作動させる対象の近くに前記要素を置き、電界を前記電歪要素に与え、前記電界は前記接点の間に電圧材料を持ち、前記電圧は前記電界の極性にかかわらず一方向に前記要素をたわませて前記対象を動かす大きさを持つ、ことを含む方法。 12．前記電歪材料は、周期律表のＩＩ族とＩＶ族から選択される元素から成る化合物である、請求項１１記載の方法。 13．前記電歪材料はＺｎＯを含む、請求項１２記載の方法。 14．前記要素は窒化珪素の層を備える珪素基板に固着される、請求項１１記載の方法。 15．前記電圧は０から８ボルトの範囲にある、請求項１１記載の方法。 16．前記電圧は０から８ボルトの範囲に交流でバイアスされる、請求項１２記載の方法。 17．前記電歪要素は約１の厚さ比を持つ２つの材料を備えるバイモルフを含む、請求項１１記載の方法。 18．前記厚さ比はエネルギー転送に最適である、請求項１７記載の方法。 19．前記珪素基板は約１μから約１００μの範囲の厚さを持つ、請求項１４記載の方法。 20．前記電歪要素を前記対象の方にたわませることを更に含む、請求項１１記載の方法。 21．対象または媒体を検知するために電歪要素を用いる方法であって、電歪要素を設け、前記電歪要素の異なる領域に電気接点を設けて電界を前記要素にまたがって加えることのできるデバイスを設け、前記電歪要素を、測定する前記対象または媒体の近くに置き、電界の極性に無関係にたわむ電歪要素を、ある電圧にバイアスしてたわませる、ことを含む方法。 22．前記電歪バイモルフは周期律表のＩＩ族とＶＩ族から選択された元素から成る化合物である、請求項２１記載の方法。 23．前記電歪バイモルフはＺｎＯを含む、請求項２２記載の方法。 24．前記珪素基板層はＳｉ₃Ｎ₄を含む、請求項２１記載の方法。 25．前記電歪バイモルフを前記対象の方にたわませることを更に含む、請求項２１記載の方法。 26．前記電歪バイモルフを振動させて前記対象との接触を強めることを更に含む、請求項２１記載の方法。 27．前記対象の位置を表す電気信号を発生することを更に含む、請求項２６記載の方法。 28．前記電気信号を処理して前記対象の位置を決定することを更に含む、請求項２７記載の方法。 29．電歪センサであって、たわみ部材上の第１対の電極の間に設けられる電歪材料の第１領域と、前記たわみ部材上の第２対の電極の間に設けられる電歪または圧電材料の第２領域と、前記第１対の電極に接続して、第１電気信号を材料の前記第１領域に加えることにより前記部材をたわませることができ、また前記第２対の電極に接続して、交流電気信号により前記たわみ部材を振動させることのできる電気回路と、を備える電歪センサ。 30．前記たわみ部材と対象または媒体との接触に応じて、前記電気回路により発生するセンサ信号に応答して前記対象または媒体を作動させるために前記第１電気信号を変更する制御回路を更に備える、請求項２９記載のセンサ。 31．前記電歪材料はＺｎＯを含む、請求項２９記載のセンサ。 32．前記たわみ部材は半導体材料の上にまたは覆って形成される、請求項２９記載のセンサ。 33．エネルギー源から放出される光束を偏向させるシステムであって、前記エネルギー源から放出される光束を偏向させ、たわみ部材上の第１対の電極の間に設けられる電歪材料の第１領域と、前記たわみ部材上の第２対の電極の間に設けられる電歪または圧電材料の第２領域と、電歪材料の前記第１および第２領域の上に設けられる反射面と、前記第１対の電極に接続して材料の第１領域に第１電気信号を加えて前記部材をたわませまた前記第２対の電極に接続して交流電気信号によりたわみ部材を振動させる電気回路と、を備える電歪材料と、前記電歪材料から偏向された光束を受ける荷電面と、前記エネルギー源と前記電歪材料と前記荷電面を制御するマイクロプロセッサと、を備えるシステム。 34．前記電歪材料はＺｎＯを備える、請求項３３記載のシステム。 35．前記たわみ部材は半導体材料の上にまたは覆って形成される、請求項３３記載のシステム。 36．エネルギー源から放出される光束を偏向させる方法であって、前記光束の間に反射面を備える電歪材料を設け、前記電歪要素を所定の電圧にバイアスして偏向させ、前記光束を荷電面に偏向させることを含む方法。 37．対象の位置を検知する装置であって、所定の距離離して設けて前記対象の反射像を受け、前記反射像を反射する反射面をそれぞれ備える第１電歪材料と第２電歪材料と、第１および第２電歪材料から反射する像を受けて第１および第２基準像を形成する像検出器と、前記第１電歪材料と前記第２電歪材料に結合し、前記第１および第２電歪材料をたわませて前記第１および第２基準像を前記像検出器上で動かすバイアス電圧を供給するバイアス源と、前記像検出器に結合し、自己相関関数に基づいて前記第１および第２基準像から１つの像を発生する像相関器と、を備える装置。 38．対象の位置を検知する方法であって、所定の距離互いに離した反射而をそれぞれ持ち、前記対象の反射像を受ける第１および第２電歪材料を設け、前記第１および第２電歪材料を所定の電圧にバイアスして動かし、第１および第２基準像を発生する第１および第２電歪材料から反射される像を検出し、前記第１および第２基準像を１つの別の像に相関させる、段階を含む方法。 39．複数のオプティカルファイバにアドレスする装置であって、複数のオプティカルファイバのそれぞれに光束を放出する光源と、前記光源に結合して複数のオプティカルファイバのそれぞれにアドレスする電歪アクチュエータと、前記電歪アクチュエータに結合してバイアス電圧を供給するバイアス源と、を備える装置。 40．複数のオプティカルファイバにアドレスする方法であって、光束を出す光源を設け、電歪アクチュエータを前記光源に結合し、複数のオプティカルファイバのそれぞれに、所定の方法で動く前記光源からの光束でアドレスする、段階を含む方法。 41．対象の振動を測定する加速度計であって、前記対象に基準を与える校正質量と、所定の距離離した前記対象と前記校正質量を支持する枠と、前記校正質量と前記対象の間に設けられ、前記校正質量と前記対象を振動させる電歪材料と、を備える加速度計。 42．対象の振動を測定する方法であって、前記対象に関連する校正質量を設け、前記対象と前記校正質量を枠に接続し、前記校正質量と前記対象の間に電歪材料を設けて振動させ、前記対象の振動を測定する段階を含む方法。