Polikristályos Si mikro-konzol elektro-mechanikai vizsgálata

OData támogatás
Konzulens:
Dr. Szabó Péter Gábor
Elektronikus Eszközök Tanszéke

Bevezetés

Számos környezeti és klinikai analitikai teszt célozza a levegőben, illetve folyadék mintákban jelenlévő molekulák minőségi és mennyiségi kimutatását. A mikro és nanotechnológián alapuló érzékelési elvek láthatóan új utat nyitnak a robosztus, költséghatékony és felhasználóbarát analitikai platformok megvalósítása irányában. A nanoszerkezetek érzékelési célokra történő alkalmazását tekintve kiemelkedő jelentőségűek a mechanikai elven működő eszközök. Köszönhetően a méretcsökkentésnek a nanomechanikai szezorokkal akár 10pN érzékenység is elérhető, ami akár zeptogram felbontást tesz lehetővé molekula-érzékelés során. Számos mechanikai bioszenzor alapépítőköve a felfüggesztett kantilever, amelyek detektálási elveket tekintve felületi feszültség vagy dinamikus-módú eszközként alkalmazhatók. Az első mérési elv a mechanikai szerkezet felületén történő molekula-adszorpció miatti deformáció mérésén alapul, míg a második az oszcilláló (vagyis mozgatott) rendszer sajátfrekvenciájának eltolódásán.

Kísérleti eredmények

A kísérleti munka célja mikro és nanométeres karakterisztikus mértekkel rendelkező polikristályos szilícium konzol szerkezetek elektromos és mechanikai viselkedésének vizsgálata volt mind elméleti, mind numerikus, mind kísérleti módszerekkel. A vizsgált felfüggesztett mechanikai szerkezetek extrém érzékenységük következtében megfelelően nagy paraméterválaszt képesek mutatni a környezeti körülmények megváltozására.

Munkám során polikristályos szilícium rétegstruktúrán alapuló felüggesztett mikro-konzol szerkezeteket terveztem és valósítottam meg a MTA EK MFA MEMS Laboratóriumában elérhető mikromechanikai technológiákkal, amelyek lehetővé teszik nanométeres rétegvastagságú szerkezeti anyagok pontos 3D megmunkálását. Tekintettel a vékonyrétegek tulajdonságainak előállítási körülményektől való függésére, egyik célom az anyagparaméterek (fajlagos ellenállás, piezorezisztív együtthatók, mechanikai jellemzők) meghatározása és irodalmi értékekkel történő összevetése volt. Ennek érdekében elemeztem a szerkezetek elektro-mechanikai viselkedését végeselem (FEM) modell és kísérleti eredmények összevetésével. A kialakított szerkezetek tulajdonságainak vizsgálatához optikai (lézeres elmozdulásmérő) és elektromos (piezo-rezisztív) elven alapuló módszereket alkalmaztam. A vizsgálatokhoz mindenképpen meg kellett oldani a szerkezetek vezérelt mozgatását, amihez egy elektromágneses és mechanikai elven alapuló módszereket fejlesztettem ki. Figyelembe véve az eszközök későbbi alkalmazási lehetőségeit, a mechanikai paraméterek (deformáció, sajátfrekvencia, jósági tényező) vizsgálatára koncentráltam.

Letölthető fájlok

A témához tartozó fájlokat csak bejelentkezett felhasználók tölthetik le.