Name: Real-Time DC-dynamische Biasing Methode voor het omschakelen Tijd Verbetering Ernstig Underdamped Fringing-veld elektrostatische MEMS Aandrijvingen (Video) | JoVE Journal
Uploaded: 2014-08-15T17:00:00.000+00:00
Duration: 11 min 44 s
Description: Verken een real-time DC-dynamische biasing methode om de schakeltijd van ernstig ondergedempte fringing-veld elektrostatische MEMS-aandrijvingen te verbeteren. Deze techniek optimaliseert de prestaties van micro-elektromechanische systemen.

ai_agent_IP

ai_agent

maintenance

instantTrialDurationMinutes

isBiopharma

enableNewMyJoveSectionDesign

educationFeatures

seoMetaApi

ai_copilot_institution_blacklist

ai_chat_institution_blacklist

freeAccessWindow

ssoRoleCapture

scheduledMaintenanceBanner

joveLabsFeatures

disable_autoplay_for_bots

extended_trial_duration

5 minutes

playerTrialDesktop

De auteurs willen Ryan Tung bedanken voor zijn hulp en nuttige technische discussies. De auteurs willen ook de hulp en ondersteuning van de technische staf Birck Nanotechnology Center erkennen. Dit werk werd ondersteund door het Defense Advanced Research Projects Agency onder de Purdue Magnetron Herconfigureerbare Evanescent-modus Cavity Filters Study. En ook door NNSA Center van Voorspelling van betrouwbaarheid, integriteit en de overlevingskansen van Microsystems en het ministerie van Energie onder Award Aantal DE-FC5208NA28617. De standpunten, meningen en / of bevindingen die in deze paper / presentatie zijn die van de auteurs / presentatoren en dient niet te worden geïnterpreteerd als de officiële mening of het beleid, noch uitdrukkelijk noch impliciet, van de Defense Advanced Research Projects Agency of de afdeling van Defensie.

<ol><li>Rebeiz, G. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aRebeiz%2C+G+%22RF+MEMS%3A+Theory%2C+Design%2C+and+Technology%22">RF MEMS: Theory, Design, and Technology</a>. , John Wiley and Sons. (2003).</li>
<li>Senturia, S. D. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aSenturia%2C+SD+%22Microsystem+Design%22">Microsystem Design</a>. , Springer. (2001).</li>
<li>Bouchaud, J. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aBouchaud%2C+J+%22Propelled+by+HP+Inkjet+Sales%2C+STMicroelectronics+Remains+Top+MEMS+Foundry%22">Propelled by HP Inkjet Sales, STMicroelectronics Remains Top MEMS Foundry</a>. , Available from: 
 <a target="_blank" href="http://www.isuppli.com/MEMS-and-Sensors/News/Pages/Propelled-by-HP-Inkjet-Sales-STMicroelectronics-Remains-Top-MEMS-Foundry.aspx">http://www.isuppli.com/MEMS-and-Sensors/News/Pages/Propelled-by-HP-Inkjet-Sales-STMicroelectronics-Remains-Top-MEMS-Foundry.aspx</a> (2011).</li>
<li>Lantowski, K. G. D. The Future of Cinema Has Arrived: More Than 50,000. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aLantowski%2C+KGD+%22Theatre+Screens+Worldwide+Feature+The+Brightest%2C+2D%2F3D+Digital+Cinema+Experience+With+DLP+Cinema%22">Theatre Screens Worldwide Feature The Brightest, 2D/3D Digital Cinema Experience With DLP Cinema</a>. , Available from: 
 <a target="_blank" href="http://www.dlp.com/technology/dlp-press-releases/press-release.aspx?id=1510">http://www.dlp.com/technology/dlp-press-releases/press-release.aspx?id=1510</a> (2011).</li>
<li>Bosch-Wachtel, T. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aBosch-Wachtel%2C+T+%22Knowles+Ships+2+Billionth+SiSonic+MEMS+Microphone%22">Knowles Ships 2 Billionth SiSonic MEMS Microphone</a>. , Available from: 
 <a target="_blank" href="http://pressrelease.smartoman.com/?p=2810">http://pressrelease.smartoman.com/?p=2810</a> (2011).</li>
<li>Burke, J. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aBurke%2C+J+%22Mirasol+Display+Capabilities+Add+Color+and+Interactivity+to+Improve+User+Experience+for+Renowned+Jin+Yong+Branded+Device%22">Mirasol Display Capabilities Add Color and Interactivity to Improve User Experience for Renowned Jin Yong Branded Device</a>. , Available from: 
 <a target="_blank" href="http://www.mirasoldisplays.com/press-center/pressreleases/2012/01/koobe-taiwan%E2%80%99s-leading-e-reader-manufacturer-and-qualcommbring">http://www.mirasoldisplays.com/press-center/pressreleases/2012/01/koobe-taiwan%E2%80%99s-leading-e-reader-manufacturer-and-qualcommbring</a> (2012).</li>
<li>Bettler, D. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aBettler%2C+D+%22MEMStronics+Captures+Prestigious+R+%26+D+100+Award%22">MEMStronics Captures Prestigious R & D 100 Award</a>. , Available from: 
 <a target="_blank" href=" http://www.memtronics.com/files/MEMtronics_Press_Release7_1_2011.pdf"> http://www.memtronics.com/files/MEMtronics_Press_Release7_1_2011.pdf</a> (2011).</li>
<li>Marsh, C. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aMarsh%2C+C+%22Omron+Releases+New+RF+MEMS+Switch+with+Superior+High+Frequency+Characteristics+rated+to+100+Million+Operations%22">Omron Releases New RF MEMS Switch with Superior High Frequency Characteristics rated to 100 Million Operations</a>. , Available from: 
 <a target="_blank" href=" http://www.components.omron.com/components/web/pdflib.nsf/0/. D69D5B6BCBE68DC2862574FD005B5141/$file/Omron 2MES-1 PR final.pdf"> http://www.components.omron.com/components/web/pdflib.nsf/0/. D69D5B6BCBE68DC2862574FD005B5141/$file/Omron 2MES-1 PR final.pdf</a> (2008).</li>
<li>Rosa, M. A., Bruyker, D. D., Volkel, A. R., Peeters, E., Dunec, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+novel+external+electrode+configuration+for+the+electrostatic+actuation+of+MEMS+based+devices%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Micromech.+Microeng%22%5BJournal%5D)">A novel external electrode configuration for the electrostatic actuation of MEMS based devices.</a> J. Micromech. Microeng. 14, 446-451 (2004).</li>
<li>Rottenberg, X., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Electrostatic+fringing-field+actuator+%28EFFA%29%3A+application+towards+a+low-complexity+thin+film+RF-MEMS+technology%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Micromech.+Microeng%22%5BJournal%5D)">Electrostatic fringing-field actuator (EFFA): application towards a low-complexity thin film RF-MEMS technology.</a> J. Micromech. Microeng. 17, S204-S210 (2007).</li>
<li>Allen, W. N., Small, J., Liu, X., Peroulis, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Bandwidth-optimal+single+shunt-capacitor+matching+networks+for+parallel+RC+loads+of+Q+%3E%3E+1%5BTitle%5D)+AND+%22Asia-Pacific+Microw.+Conf+%28Singapore%29%22%5BJournal%5D)">Bandwidth-optimal single shunt-capacitor matching networks for parallel RC loads of Q >> 1.</a> Asia-Pacific Microw. Conf (Singapore). , 2128-2131 (2009).</li>
<li>Small, J., Liu, X., Garg, A., Peroulis, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Electrostatically+tunable+analog+single+crystal+silicon+fringing-field+MEMS+varactor%5BTitle%5D)+AND+%22Asia-Pacific+Microw+Conf+%28Singapore%29%22%5BJournal%5D)">Electrostatically tunable analog single crystal silicon fringing-field MEMS varactor.</a> Asia-Pacific Microw Conf (Singapore). , 575-578 (2009).</li>
<li>Liu, X., Small, J., Berdy, D., Katehi, L. P. B., Chappell, W. J., Peroulis, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Impact+of+mechanical+vibration+on+the+performance+of+RF+MEMS+evanescent-mode+tunable+resonators%5BTitle%5D)+AND+%22IEEE+Microw.+Wireless+Compon.+Lett%22%5BJournal%5D)">Impact of mechanical vibration on the performance of RF MEMS evanescent-mode tunable resonators.</a> IEEE Microw. Wireless Compon. Lett. 21, 406-408 (2011).</li>
<li>Small, J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Electrostatic+fringing+field+actuation+for+pull-in+free+RF-MEMS+analog+tunable+resonators%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Micromech.+Microeng%22%5BJournal%5D)">Electrostatic fringing field actuation for pull-in free RF-MEMS analog tunable resonators.</a> J. Micromech. Microeng. 22, 095004(2012).</li>
<li>Su, J. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=%22A+lateral-drive+method+to+address+pull-in+failure+in+MEMS%22">A lateral-drive method to address pull-in failure in MEMS</a>. , Dept. Elect. Comput. Eng., University of Notre Dame. (2008).</li>
<li>Scott, S., Peroulis, D. A capacitively-loaded MEMS slot element for wireless temperature sensing of up to 300°C . IEEE MTT-S Int. Microwave Symp. Dig, Boston, MA, USA, , 1161-1164 (2009).</li>
<li>Scott, S., Sadeghi, F., Peroulis, D. Inherently-robust 300C MEMS sensor for wireless health monitoring of ball and rolling element bearings. IEEE Sensors, Christchurch, New Zealand, , 975-978 (2009).</li>
<li>Lee, K. B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Non-contact+electrostatic+microactuator+using+slit+structures%3A+theory+and+a+preliminary+test%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Micromech.+Microeng%22%5BJournal%5D)">Non-contact electrostatic microactuator using slit structures: theory and a preliminary test.</a> J. Micromech. Microeng. 17, 2186-2196 (2007).</li>
<li>Su, J., Yang, H., Fay, P., Porod, W., Berstein, G. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+surface+micromachined+offset-drive+method+to+extend+the+electrostatic+travel+range%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Micromech.+Microeng%22%5BJournal%5D)">A surface micromachined offset-drive method to extend the electrostatic travel range.</a> J. Micromech. Microeng. 20, 015004(2010).</li>
<li>Small, J., Fruehling, A., Garg, A., Liu, X., Peroulis, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((DC-dynamic+biasing+for+%3E50x+switching+time+improvement+in+severely+underdamped+fringing-field+electrostatic+MEMS+actuators%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Micromech.+Microeng%22%5BJournal%5D)">DC-dynamic biasing for >50x switching time improvement in severely underdamped fringing-field electrostatic MEMS actuators.</a> J. Micromech. Microeng. 22, (2012).</li>
<li>Borovic, B., Liu, A. Q., Popa, D., Cai, H., Lewis, F. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Open-loop+versus+closed-loop+control+of+MEMS+devices%3A+Choices+and+issues%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Micromech.+Microeng%22%5BJournal%5D)">Open-loop versus closed-loop control of MEMS devices: Choices and issues.</a> J. Micromech. Microeng. 15, 1917-1924 (2005).</li>
<li>Pons-Nin, J., Rodriquez, A., Castaner, L. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Voltage+and+pull-in+time+in+current+drive+of+electrostatic+actuators%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Microelectromech.+Syst%22%5BJournal%5D)">Voltage and pull-in time in current drive of electrostatic actuators.</a> J. Microelectromech. Syst. 11, 196-205 (2002).</li>
<li>Czaplewski, D. A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+Soft+Landing+Waveform+for+Actuation+of+a+Single-Pole+Single-Throw+Ohmic+RF+MEMS+Switch%5BTitle%5D)+AND+%22+J.+Microelectromech.+Syst%22%5BJournal%5D)">A Soft Landing Waveform for Actuation of a Single-Pole Single-Throw Ohmic RF MEMS Switch.</a> J. Microelectromech. Syst. 15, 1586-1594 (2006).</li>
<li>Elata, D., Bamberger, H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((On+the+dynamic+pull-in+of+electrostatic+actuators+with+multiple+degrees+of+freedom+and+multiple+voltage+sources%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Microelectromech.+Syst%22%5BJournal%5D)">On the dynamic pull-in of electrostatic actuators with multiple degrees of freedom and multiple voltage sources.</a> J. Microelectromech. Syst. 15, 131-140 (2006).</li>
<li>Chen, K. S., Ou, K. S. Fast positioning and impact minimizing of MEMS devices by suppression motion-induced vibration by command shaping method. Proc. IEEE 22nd Int. Conf. Micro Electro Mech. Syst, Sorrento, Italy, , 1103-1106 (2009).</li>
<li>Chen, K. S., Yang, T. S., Yin, J. F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Residual+vibration+suppression+for+duffing+nonlinear+systems+with+electromagnetical+actuation+using+nonlinear+command+shaping+techniques%5BTitle%5D)+AND+%22ASME+J.+Vibration+and+Acoustics%22%5BJournal%5D)">Residual vibration suppression for duffing nonlinear systems with electromagnetical actuation using nonlinear command shaping techniques.</a> ASME J. Vibration and Acoustics. 128, 778-789 (2006).</li>
<li>Buffered oxide etchant; MSDS No. B5636 [Online]; . , Mallinckrodt Baker, Inc. Phillipsburg, NJ. Available from: 
 <a target="_blank" href="http://nrf.aux.eng.ufl.edu/_files/msds/299.pdf">http://nrf.aux.eng.ufl.edu/_files/msds/299.pdf</a> (2009).</li>
<li>Acetone; MSDS No. A0446 [Online]. , Mallinckrodt Baker, Inc.. Phillipsburg, NJ. Available from: 
 <a target="_blank" href="http://www.clean.cise.columbia.edu/msds/acetone.pdf">http://www.clean.cise.columbia.edu/msds/acetone.pdf</a> (2001).</li>
<li>Isopropyl alcohol. MSDS No. BDH-140 [Online]. , Honeywell. Muskegon, MI. Available from: 
 <a target="_blank" href="http://grice.cofc.edu/pdf/MSDS/Rm205/Plante/Isopropyl%20Alcohol%2099%25.pdf">http://grice.cofc.edu/pdf/MSDS/Rm205/Plante/Isopropyl%20Alcohol%2099%25.pdf</a> (2005).</li>
<li>Hexamethyldisilazane. MSDS No. H2066 [Online]. , Mallinckrodt Baker, Inc. Phillipsburg, NJ. Available from: 
 <a target="_blank" href="http://kni.caltech.edu/facilities/msds/hmds.pdf">http://kni.caltech.edu/facilities/msds/hmds.pdf</a> (2007).</li>
<li>Microposit SC 1827 Positive Photoresist. [Online]. , Rohm and Haas Electronic Materials LLC. Marlborough, MA. Available from: 
 <a target="_blank" href="http://mfc.engr.arizona.edu/safety/MSDS%20FOLDER/Microposit%20SC%201827%20Photoresist.pdf">http://mfc.engr.arizona.edu/safety/MSDS%20FOLDER/Microposit%20SC%201827%20Photoresist.pdf</a> (2004).</li>
<li>SUSS MJB 3 mask aligner operator’s reference manual rev A. [Online]. , Karl Suss. Available from: 
 <a target="_blank" href="http://www.acsu.buffalo.edu/~btvu/doc/cr/Suss%20MJB-3%20Operator's%20Manual.pdf">http://www.acsu.buffalo.edu/~btvu/doc/cr/Suss%20MJB-3%20Operator's%20Manual.pdf</a> (2013).</li>
<li>Microposit MF-26A developer. [Online]. , Shipley Europe Ltd. Coventry, UK. Available from: 
 <a target="_blank" href="http://www.nanotech.wisc.edu/CNT_LABS/MSDS/Developers/MSDS%20MF26A.pdf">http://www.nanotech.wisc.edu/CNT_LABS/MSDS/Developers/MSDS%20MF26A.pdf</a> (2000).</li>
<li>Technics 800 Micro RIE Operating Manual. [Online]. , Available from: 
 <a target="_blank" href="http://research.engineering.ucdavis.edu/cnm2/wp-content/uploads/sites/11/2013/05/Technics800RIE.pdf">http://research.engineering.ucdavis.edu/cnm2/wp-content/uploads/sites/11/2013/05/Technics800RIE.pdf</a> (2008).</li>
<li>Tetramethylammonium hydroxide. MSDS No. 334901 [Online]. , Sigma-Aldrich. Saint Loius, MO. Available from: 
 <a target="_blank" href="
http://www.sigmaaldrich.com/MSDS/MSDS/DisplayMSDSPage.do?country=US&language=en&productNumber=334901&brand=SIAL&PageToGoToURL=http%3A%2F%2Fwww.sigmaaldrich.com%2Fcatalog%2Fproduct%2Fsial%2F334901%3Flang%3Den">
http://www.sigmaaldrich.com/MSDS/MSDS/DisplayMSDSPage.do?country=US&language=en&productNumber=334901&brand=SIAL&PageToGoToURL=http%3A%2F%2Fwww.sigmaaldrich.com%2Fcatalog%2Fproduct%2Fsial%2F334901%3Flang%3Den</a> (2012).</li>
<li>Hydrofluoric acid. [Online]. , Sciencelab.com, Inc. Houston, TX. Available from: 
 <a target="_blank" href="http://www.sciencelab.com/msds.php?msdsId=9924296">http://www.sciencelab.com/msds.php?msdsId=9924296</a> (2012).</li>
<li>Piranha clean. [Online]. , Tufts University Standard Operating Procedure. Available from: 
 <a target="_blank" href="http://engineering.tufts.edu/microfab/index_files/SOP/PiranhaClean_SOP.pdf">http://engineering.tufts.edu/microfab/index_files/SOP/PiranhaClean_SOP.pdf</a> (2007).</li>
<li><a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=%22Transene+Sulfite+Gold+TSG-250.+Product+Number%3A+110-TSG-250%22">Transene Sulfite Gold TSG-250. Product Number: 110-TSG-250</a>. , Transene Company. Danvers, MA. (2012).</li>
<li>Baker PRS-3000™ Positive Resist Stripper. MSDS No. B0203 [Online]. , Mallinckrodt Baker, Inc. Phillipsburg, NJ. Available from: 
 <a target="_blank" href="http://mcf.tamu.edu/docs/msds-pdfs/BAKER-PRS-3000.pdf">http://mcf.tamu.edu/docs/msds-pdfs/BAKER-PRS-3000.pdf</a> (2001).</li>
<li><a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=%22Gold+etchant+type+TFA.+Product+Number%3A+060-0015000%22">Gold etchant type TFA. Product Number: 060-0015000</a>. , Transene Company. Danvers, MA. (2012).</li>
<li>Xenon Difluoride Etching System. Lab manual Chapter 7.5 [Online]. , Marvell Nanofabrication Laboratory. Berkeley, CA. Available from: 
 <a target="_blank" href="http://nanolab.berkeley.edu/labmanual/chap7/7.5xetch.pdf">http://nanolab.berkeley.edu/labmanual/chap7/7.5xetch.pdf</a> (2003).</li>
<li>Garg, A., Small, J., Mahapatro, A., Liu, X., Peroulis, D. Impact of sacrificial layer type on thin film metal residual stress. IEEE Sensors, Christchurch, New Zealand, , 1052-1055 (2009).</li>
</ol>

De auteurs hebben niets te onthullen.

Lage restspanning Au film depositie en een droge release met XeF2 zijn kritische componenten in de succesvolle vervaardiging van de inrichting. Elektrostatische fringing-veld actuators bieden relatief lage krachten in vergelijking met parallelle plaat veld actuatoren. Typische MEMS dunne film stress van&gt; 60 MPa zal resulteren in een te hoge rijden spanningen die mogelijk kunnen afbreuk doen aan de betrouwbaarheid van EFFA MEMS. Daarom elektrolytische recept nauwkeurig gekarakteriseerd een dunne film opleve...

Micro-elektromechanische systemen (MEMS) gebruiken verscheidene bedieningsmechanismen mechanische verplaatsing bereiken. De meest populaire zijn de thermische, piëzo-elektrische, magnetostatische, en elektrostatische. Voor korte schakeltijden, elektrostatische bediening is de meest populaire techniek 1, 2. In de praktijk kritisch gedempte mechanische vormgeving levert het beste compromis tussen de initiële stijging van de tijd en de afwikkeling van de tijd. Bij het toepassen van de DC bias en het bedienen van het membraan naar beneden richting het pull-down elektrode, de afwikkeling van de tijd is niet een belangrijke kwestie als het membraan zal naar beneden breken en zich te houden aan de diëlektrische gecoate bediening elektrode. Diverse toepassingen hebben geprofiteerd van de eerder genoemde elektrostatische bediening ontwerp 3-8. De aanwezigheid van de diëlektrische beklede pull-down elektrode maakt actuator gevoelig diëlektrische laden en kleven. MEMS membranen kan een u gebruik maken vannderdamped mechanisch ontwerp van een snelle initiële stijging van de tijd te bereiken. Een voorbeeld van een underdamped mechanisch ontwerp is het elektrostatische veld-randen geactiveerd (EFFA) MEMS. Deze topologie heeft tentoongesteld veel minder kwetsbaarheid voor typische faalmechanismen dat elektrostatische gebaseerde ontwerpen 9-20 teisteren. De afwezigheid van de parallelle tegenelektrode en daarmee het elektrische veld parallel is waarom deze MEMS passende &quot;kleurranden-field&quot; geactiveerd (figuur 1) worden genoemd. Voor het ontwerp EFFA, wordt het pull-down elektrode gesplitst in twee afzonderlijke elektroden die geplaatst zijdelings worden gecompenseerd om de bewegende membraan, het volledig afschaffen van de overlap tussen de beweegbare en stationaire onderdelen van het apparaat. De verwijdering van het substraat onder het beweegbare membraan vermindert de squeeze film demping component waardoor de afwikkeling van tijd toeneemt. Figuur 2B is een voorbeeld van de afwikkeling van de tijd in reactie op stand stap voorspanning. Voorbijgaande of DC-dynamische toegepast vertekenende in real-time kan worden gebruikt om de afwikkeling van de tijd 20-26 verbeteren. Figuren 2C en 2D kwalitatief illustreren hoe een tijdsafhankelijke golfvorm effectief annuleren beltoon. Eerder onderzoek inspanningen gebruiken numerieke methodes om precieze spanning en tijdstippen van de input bias berekenen de schakeltijd verbeteren. De methode in dit werk gebruikt compacte gesloten vorm uitdrukkingen aan de input bias golfvorm parameters te berekenen. Daarnaast eerdere werkzaamheden gericht op parallelle plaat bediening. Terwijl de structuren zijn ontworpen om te worden underdamped, squeeze-film demping is nog beschikbaar in deze configuratie. De bediening methode die in dit werk is fringing-gebied bedienen. In deze configuratie squeeze-film demping wordt effectief geëlimineerd. Dit is een extreem geval waarbij de mechanische demping van de MEMS bundel laag. Dit document beschrijft hoe u de EFFA MEMS dev fabricerenconsumptie-ijs en het uitvoeren van de meting om experimenteel te valideren de golfvorm concept.

<table><tbody><tr><td colspan="4">Chemieën</td></tr><tr><td>Buffered oxide etchant</td><td>Mallinckrodt Baker</td><td>1178</td><td>Silicon dioxide etch, Ti etch</td></tr><tr><td>Aceton</td><td>Mallinckrodt Baker</td><td>5356</td><td>Wafer clean</td></tr><tr><td>Isopropyl alcohol</td><td>Honeywell</td><td>BDH-140</td><td>Wafer clean</td></tr><tr><td>Hexamethyldisilizane</td><td>Mallinckrodt Baker</td><td>5797</td><td>Adhesion promoter</td></tr><tr><td>Microposit SC 1827 Positive Photoresist</td><td>Shipley Europe Ltd</td><td>44090</td><td>Pattern, electroplating</td></tr><tr><td>Microposit MF-26A developer</td><td>Shipley Europe Ltd</td><td>31200</td><td>Develop SC 1827</td></tr><tr><td>Tetramethylammonium hydroxide</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>334901</td><td>Bulk Si etch</td></tr><tr><td>Zwavelzuur</td><td>Sciencelab.com</td><td>SLS2539</td><td>Wafer clean</td></tr><tr><td>Waterstofperoxide</td><td>Sciencelab.com</td><td>SLH1552</td><td>Wafer clean</td></tr><tr><td>Transene Sulfite Gold TSG-250</td><td>Transense</td><td>110-TSG-250</td><td>Au electroplating solution</td></tr><tr><td>Baker PRS-3000 Positive Resist Stripper</td><td>Mallinckrodt Baker</td><td>6403</td><td>Photoresist stripper</td></tr><tr><td>Gold etchant type TFA</td><td>Transense</td><td>060-0015000</td><td>Au etch</td></tr><tr><td colspan="4">Uitrusting</td></tr><tr><td>Mask aligner</td><td></td><td>Karl Suss MJB-3</td><td>Pattern photoresist</td></tr><tr><td>Sputter coater</td><td></td><td>Perkin Elmer 2400 Sputterer</td><td>Deposit metal</td></tr><tr><td>Thermische oxidatieoven</td><td></td><td>Pyrogenic Oxidation Furnace</td><td>Groei silicon dioxide</td></tr><tr><td>Reactive Ion Etch</td><td></td><td>Plasmatech RIE</td><td>Plasma ash</td></tr><tr><td>Xenon difluoride dry etcher</td><td></td><td>Xactix Xenon Difluoride Etcher</td><td>Selectieve droge isotrope silicium etch</td></tr><tr><td>Oppervlakte profilometer</td><td></td><td>Alpha-Step IQ</td><td>Step height measurement</td></tr><tr><td>Probe ring</td><td></td><td>Signatone</td><td>Holds DC probe manipulators</td></tr><tr><td>DC manipulators</td><td></td><td>Signatone S-900 Series Micropositioner</td><td>Applies potential difference to device</td></tr><tr><td>Laser doppler vibrometer</td><td></td><td>Polytec OFV-551/MSA-500 Micro System Analyzer</td><td>Switching time measurement</td></tr><tr><td>Digitale functiegenerator</td><td></td><td>Agilent E4408B Function Generator</td><td>Creates the DC-dynamic waveform</td></tr><tr><td>Hoge spanning lineaire versterker</td><td></td><td>Single channel high voltage linear amplifier A400</td><td>Facilitates high voltage</td></tr><tr><td>Digitaal oscilloscoop</td><td></td><td>Agilent DS05034A Digital Oscilloscope</td><td>Verify the dynamic waveform parameters</td></tr></tbody></table>

real-time dc-dynamische biasing methode voor het omschakelen tijd verbetering ernstig underdamped fringing-veld elektrostatische mems aandrijvingen

Real-Time DC-dynamic Biasing Method for Switching Time Improvement in Severely Underdamped Fringing-field Electrostatic MEMS Actuators

Mechanisch underdamped elektrostatische fringing-veld MEMS actuatoren staan ​​bekend om hun snelle schakeling in reactie op een eenheid stap input bias spanning. Echter, het nadeel van de verbeterde prestaties schakelen een relatief lange stabilisatietijd elke opening lengte in reactie op verschillende aangelegde spanningen bereikt. Voorbijgaande toegepast vooringenomenheid golfvormen worden gebruikt om een ​​beperkte tijden schakelen voor elektrostatische fringing-veld MEMS aandrijvingen met een hoge mechanische kwaliteit factoren te vergemakkelijken. Het verwijderen van de onderliggende substraat van de fringing-veld actuator creëert het lage mechanische demping omgeving nodig zijn om effectief te testen van het concept. De verwijdering van het onderliggende substraat heeft een aanzienlijke verbetering van de betrouwbaarheid uitvoering van de inrichting met betrekking tot falen door kleven. Alhoewel DC-dynamische vertekenende is nuttig bij het verbeteren insteltijd, kunnen de vereiste slew bekijken van typische MEMS agressieve eisen aan de lading p plaatsenumps voor volledig geïntegreerde on-chip ontwerpen. Bovendien kunnen er problemen integreren substraatverwijdering stap in de commerciële CMOS bewerkingsstappen back-end-of-line. Experimentele validatie van gefabriceerde actuatoren toont een verbetering van 50x in schakeltijd vergelijking met conventionele stap vertekenende resultaten. In vergelijking met theoretische berekeningen, de experimentele resultaten zijn in goede overeenstemming.

De opstelling in figuur 4 wordt gebruikt om de vervorming versus tijd kenmerken van de MEMS bruggen vangen. Via de laser doppler vibrometer in de continue meetmodus De precieze spanning en tijd parameters resulteerde in een minimale bundel oscillatie van de gewenste spleethoogte. Figuur 5 illustreert een voorbeeld balkdoorbuiging overeenkomt met de 60 V spleethoogte. Het blijkt dat vrijwel al het oscillatie wordt verwijderd. Niet alleen is de dynamische golfvorm bruikbaar voor een splee...

Het robuuste apparaat ontwerp van fringing-veld elektrostatische MEMS actuatoren resultaten in inherent lage squeeze-film demping omstandigheden en lange afwikkeling keer bij het uitvoeren van schakelingen met behulp van conventionele stap voorspanning. Real-time schakeltijd verbetering met DC-dynamische golfvormen vermindert de afwikkeling van de tijd van fringing-veld MEMS aandrijvingen bij de overgang tussen de up-to-down en down-to-up toestanden.

Real-Time DC-dynamische Biasing Methode voor het omschakelen Tijd Verbetering Ernstig Underdamped Fringing-veld elektrostatische MEMS Aandrijvingen

Mechanically underdamped electrostatic fringing-field MEMS actuators are well known for their fast switching operation in response to a unit step input ...

Het algemene doel van het volgende experiment is het verbeteren van de niezettingstijd van sterk ondergedempte elektrostatische fringing-field micro-elektromechanische systeem-actuatoren. Dit wordt bereikt door de microfabricage van de elektrostatische MAMs-actuator. Als tweede stap wordt het substraat onder de actuator selectief geëtst, wat de squeeze-film demping aanzienlijk vermindert en de sterk ondergedempte condities versterkt. Vervolgens worden dynamische biasing-golfvormen in realtime toegepast om de optimale golfvormparameters voor een snelle niezettingstijd te bepalen.Er zijn resultaten verkregen die een significante verbetering van de schakeltijd laten zien in vergelijking met typische unit step biasing. Hoewel de methode wordt gebruikt om de schakeltijd van elektrostatische fringing field-actuatoren te verbeteren, kan deze ook worden toegepast op vakgebieden zoals micrometrologie om dunne-filmparameters zoals de Young-modulus, de Poisson-ratio en de biaxiale trekspanning te bepalen. De eerste stap bij het fabriceren van de elektrostatische fringing field MEMS-balken is UV-lithografie.Begin met een correct gereinigd geoxideerd siliciumsubstraat met een lage resistiviteit

real-time-dc-dynamic-biasing-method-for-switching-time-improvement

Research

JoVE Journal

Engineering

Techniek

Dit manuscript toont het fabricageproces voor de vervaardiging van diëlektrische elastomere zachte actuatoren op basis van silicone membranen. De drie belangrijkste productiefasen worden in detail gepresenteerd: het gieten met een mes van dunne silicone membranen; padprinting van compliante elektroden; en de assemblage van alle componenten.

Fabricageproces van siliconen gebaseerde diëlektrische Elastomer Actuators

Een protocol voor een vaste-fixed beam-ontwerpen met behulp van een laser Doppler vibrometer (LDV), met inbegrip van de meting van de frequentie afstemmen, wijziging van tuning mogelijkheden, en het vermijden van apparaatfout en stiction, wordt gepresenteerd. De superioriteit van de LDV-methode over de netwerkanalyse blijkt toe te schrijven aan zijn hogere modus vermogen.

Design en karakterisatie methodologie voor efficiënte Wide Range afstembare MEMS Filters

Hier wordt een protocol gepresenteerd voor het analyseren van nanostructurele veranderingen tijdens in situ biasing met transmissie elektronenmicroscopie (TEM) voor een gestapelde metaal-isolator-metaalstructuur. Het heeft belangrijke toepassingen in resistieve schakelbalken voor de volgende generatie programmeerbare logische circuits en neuromimicking hardware, om hun onderliggende werkingsmechanismen en praktische toepasbaarheid te onthullen.

In Situ Transmission Electron Microscopy met biasing en fabricage van asymmetrische dwarsbalken op basis van gemixte a-VOx

Dit artikel beschrijft een snel en eenvoudig productieproces van ionische elektromechanisch actieve composietmaterialen voor actuatoren in biomedische, biomimetische en zachte robotica toepassingen. De belangrijkste fabricagestappen, hun belang voor de uiteindelijke eigenschappen van de actuatoren en enkele van de belangrijkste karakteriseringstechnieken worden in detail beschreven.

Fabricage van carbon-based Ionische elektromechanisch actieve zachte actuatoren

In dit artikel worden een adaptief filter op basis van een genormaliseerd minstgemiddelde kwadraat (NLMS) algoritme en een rotatiesnelheidsschattingsmethode geïntroduceerd om de elektrische en hydraulische fouten van de elektrohydrostatische actuator (EHA) te detecteren. De werkzaamheid en haalbaarheid van de bovengenoemde methoden worden geverifieerd door middel van simulaties en experimenten.

Ontwerp en toepassing van een foutdetectiemethode op basis van adaptieve filters en rotatiesnelheidsschatting voor een elektrohydrostatische actuator

Hier beschrijven we een snelle magnetische pincetopstelling die nanomechanische metingen uitvoert op krachtgevoelige biomoleculen met de maximale snelheid van 1,2 kHz. We introduceren de toepassing ervan op DNA-haarspelden en SNARE-complexen als modelsystemen, maar het zal ook van toepassing zijn op andere moleculen die betrokken zijn bij mechanobiologische gebeurtenissen.

High-speed magnetisch pincet voor nanomechanische metingen aan krachtgevoelige elementen

We presenteren een compact reflectie digitale holografische systeem (CDHM) voor inspectie en karakterisering van MEMS. Een lens-less ontwerp met behulp van een divergerende ingang golf verstrekken van natuurlijke geometrische vergroting wordt aangetoond. Zowel statische als dynamische studies worden gepresenteerd.

Compact Lens-less Digitale Holografische Microscoop voor MEMS Inspectie en karakterisering

Hier fabriceren we 3D polymere micro/nanostructuren waarbij zowel de vorm als de moleculaire uitlijning met nanometernauwkeurigheid kunnen worden ontworpen door gebruik te maken van direct laserschrijven. Lichtgeïnduceerde vervorming van verschillende typen vloeibare kristallijne elastomeer microstructuren kan op microscopische schaal worden bestuurd.

Free-form Light Actuators - Fabricage en Controle van de Aandrijving in microscopische schaal

Lange en holle glasachtige koolstofmicrofibers werden vervaardigd op basis van de pyrolyse van een natuurlijk product, menselijk haar. De twee fabricage stappen van koolstofmicro-elektromechanische en koolstofnanoelectromechanische systemen, of C-MEMS en C-NEMS, zijn: (i) fotolithografie van een koolstofrijke polymeervoorloper en (ii) pyrolyse van de gevormde polymeervoorloper.

Fabricage van 3D Koolstof Micro-Elektromechanische Systemen (C-MEMS)

Wij fabriceren metaal/LaAlO3/SrTiO3 Heterostructuren met behulp van een combinatie van gepulste laser afzetting en in situ magnetron sputteren. Door magnetotransport en in situ X-ray photoelectron spectroscopie experimenten onderzoeken we de wisselwerking tussen elektrostatische en chemische fenomenen van het quasi tweedimensionaal electron gas gevormd in dit systeem.

Groei en elektrostatische fysico-chemische eigenschappen van metaal/LaAlO3/SrTiO3 Heterostructuren

Verken een real-time DC-dynamische biasing methode om de schakeltijd van ernstig ondergedempte fringing-veld elektrostatische MEMS-aandrijvingen te verbeteren. Deze techniek optimaliseert de prestaties van micro-elektromechanische systemen.

Real-Time DC-dynamische Biasing Methode voor het omschakelen Tijd Verbetering Ernstig Underdamped Fringing-veld elektrostatische MEMS Aandrijvingen (Video) | JoVE Journal

Real-Time DC-dynamische Biasing Methode voor het omschakelen Tijd Verbetering Ernstig Underdamped Fringing-veld elektrostatische MEMS Aandrijvingen

Meer video's verkennen