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開發配備超高品質金剛石懸臂的MEMS傳感器芯片

文章作者:www.utbltn.icu發布時間:2019-10-28瀏覽次數:1580

由NIMS領導的研究團隊成功開發出一種高質量的金剛石懸臂,在室溫下具有最高的質量(Q)因子值。該集團首次成功開發出可以通過電信號驅動和檢測的單晶金剛石微機電系統(MEMS)傳感器芯片。這些成果可以促進金剛石MEMS的研究,其靈敏度和可靠性明顯高于現有的硅MEMS。

MEMS傳感器 - 其中微觀懸臂(僅固定在一端的投射光束)和集成在單個基板上的電子電路 - 已用于氣體傳感器,質量分析儀和掃描顯微鏡探頭。對于要在更廣泛的領域中使用的MEMS傳感器,例如防災和醫學,需要進一步提高靈敏度和可靠性。 Diamond的彈性常數和機械常數是所有材料中最高的,因此有望用于開發具有高可靠性和靈敏度的MEMS傳感器。然而,由于其機械硬度,金剛石的三維微機械加工是困難的。研究團隊開發了“智能切割”

隨后,該團隊開發出一種新技術,可以對金剛石表面進行原子蝕刻。該蝕刻技術允許該組去除使用智能切割方法制造的單晶金剛石懸臂的底表面上的缺陷。由此產生的懸臂顯示Q因子值 - 一個用于測量懸臂靈敏度的參數 - 超過一百萬;世界上最高的。隨后,該團隊開發了一種新穎的MEMS器件概念:同步集成懸臂,振蕩懸臂的電子電路,以及感應懸臂振動的電子電路。最后,該團隊開發出一種可以通過電信號驅動的單晶金剛石MEMS芯片,并成功地首次在世界范圍內展示了其運行。該芯片具有非常高的性能;它非常靈敏,可在低至600°C的低電壓和低溫下工作。

這些結果加速了對金剛石MEMS芯片實際應用至關重要的基礎技術的研究,以及極其敏感,高速,緊湊和可靠的傳感器的開發,這些傳感器可以區分單個分子的光質。

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