Skip to main content

Nanoresonators with Integrated circuitry for high sensitivity and high resolution mass detection

Article Category

Article available in the folowing languages:

Komplementarne do nanoczujników CMOS

Mechanicznej czujniki masowe są nieodzowne w wielu różnych procesach fizycznych i chemicznych. Połączenie układów CMOS z matrycą krzemowych wsporników w skali masy umożliwia wykrywanie masy z wysoką rozdzielczością.

Gospodarka cyfrowa

Podczas projektu NANOMASS I zbadano możliwość połączenia dobrze znanych i popularnych układów CMOS (struktura komplementarna metal-tlenek-półprzewodnik) z procesami nanotechnologicznymi oraz udowodniono, że takie połączenia są rzeczywiście możliwe. Pokazano mianowicie, że możliwe jest połączenie nowatorskich technik nanolitograficznych ze standardową technologią CMOS. Ponadto wyprodukowano czujnik masowy oparty na matrycy wsporników krzemowych w skali nano. Taki kompaktowy i czuły czujnik środowiskowy lub biochemiczny został jeszcze bardziej zoptymalizowany pod kątem produkcji, wydajności i funkcjonalności w ramach projektu NANOMASS II. Ogromne znaczenie dla funkcjonalności takiego czujnika ma elektromechaniczne zachowanie rezonującego wspornika wzbudzonego elektrostatycznie przez równoległą elektrodę sterownika. Aby można było modelować to zachowanie, stworzono rozbudowany kod oprogramowania. Zastosowano cztery różne podejścia w celu opisania sygnału natężenia pojemnościowego zapewnianego przez układ wspornika i sterownika. Ten sygnał natężenia stanowi rezultat oscylacji wspornika w wyniku wzbudzenia napięciem zmiennym oraz zastosowania napięcia stałego do układu sterownika i wspornika. W przypadku najprostszego podejścia możliwe jest modelowanie złożonego układu bazowego przy użyciu tylko odpowiedniego układu RLC (rezystor-wzbudnik-kondensator) równolegle do kondensatora. Ten model jest poprawny dla sztywnych wsporników, które oscylują z niewielkimi amplitudami. Modele nieliniowego, rzeczywistego ugięcia wspornika oraz aproksymacji płyty równoległej są odpowiednie do opisania sygnałów natężenia pojemnościowego miękkich wsporników oraz dużych amplitud oscylacji. Te dwa podejścia wraz z metodą aproksymacji ugięcia wspornika mogą także dostarczyć informacji dotyczących wartości mechanicznych, takich jak ugięcie wspornika. Powyższe trzy modele umożliwiają również symulację zachowanie równoległej elektrody sterownika, tzn. przetwornika sterownik-wspornik, po połączeniu z układem elektronicznym. Zostanie wykonanych więcej testów funkcjonalnych, aby umożliwić przemysłowe zastosowanie czujników masowych z rozdzielczoścą masy 10[-19] gr w próżni i czułości przestrzennej poniżej 100 nm. Więcej informacji znajduje się na stronie internetowej: http://einstein.uab.es/_c_nanomass/

Znajdź inne artykuły w tej samej dziedzinie zastosowania