Des capteurs avec une sensibilité de détection des masses de l'ordre de l'attogramme
Les systèmes nano-électromécaniques (SNEM) tirent leurs fonctionnalités améliorées des avantages liés à la miniaturisation de structures mécaniques comme les cantilevers résonants à l'échelle submicronique. Cette réduction des dimensions des transducteurs mécaniques a conduit à une amélioration sans précédent de la sensibilité des systèmes de capteurs, de la résolution spatiale et du temps de réponse. Un nanocantilever résonant, excité par une électrode de pilote parallèle, a été utilisé dans le cadre du projet NANOMASS-II en tant qu'élément transducteur d'un capteur mis au point pour la détection de masses de l'ordre de l'attogramme. Par ailleurs, un circuit à base de semi-conducteurs métal-oxyde complémentaire (CMOS) a été intégré en mode monolithique au transducteur à base de cantilevers afin d'amplifier le courant capacitif, utilisé en tant que signal de sortie. La détection de masses s'appuie sur la surveillance de l'écart entre fréquences de résonance lorsque des particules de l'ordre du nanomètre sont déposées sur le cantilever. Comme les changements de la fréquence de résonance du cantilever sont détectés sous forme de changement de capacitance, le circuit de sortie intégré 'sur la puce' réduit au minimum la capacitance parasite liées aux broches et câbles composites externes. Durant le projet NANOMASS-II, différents processus de nanolithographie ont été comparés pour évaluer leur avantages en termes de réduction de dimensions, de rendement et, chose importante, de compatibilité avec la technologie CMOS standard. Plusieurs échantillons ont été fabriqués à partir de cantilevers à couche structurelle en polysilice et intégrés au circuit de sortie CMOS à l'aide d'un faisceau d'électrons ou par lithographie laser. Des mesures de masses expérimentales effectuées à l'aide de ces capteurs SNEM intégrés à l'Université autonome de Barcelone ont permis d'obtenir une sensibilité de l'ordre de quelques attogrammes. L'objectif ultime des partenaires du projet NANOMASS-II consiste à développer des nanorésonateurs parties intégrantes d'un système portable pour des applications de détection biologique, physique et chimique.
