Name: Metoda dynamicznego polaryzowania prądu stałego w czasie rzeczywistym w celu poprawy czasu przełączania w mocno niedotłumionych elektrostatycznych siłownikach MEMS z polem obrzeżnym (Wideo) | JoVE Journal
Uploaded: 2014-08-15T17:00:00.000+00:00
Duration: 11 min 44 s
Description: Poznaj metodę dynamicznego polaryzowania prądu stałego w czasie rzeczywistym w celu poprawy czasu przełączania w silnie niedotłumionych elektrostatycznych siłownikach MEMS z polem obrzeżnym.

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

Autorzy pragną podziękować Ryanowi Tungowi za pomoc i przydatne dyskusje techniczne.
Autorzy pragną również podziękować za pomoc i wsparcie ze strony personelu technicznego Birck Nanotechnology Center. Prace te były wspierane przez Agencję Zaawansowanych Projektów Badawczych w Obszarze Obronności w ramach badania Purdue Microwave Reconfigurable Evanescent-Mode Cavity Filters Study. A także przez Centrum Prognozowania Niezawodności, Integralności i Przeżywalności Mikrosystemów NNSA oraz Departament Energii w ramach nagrody o numerze DE-FC5208NA28617. Poglądy, opinie i/lub ustalenia zawarte w tym artykule/prezentacji są poglądami autorów/prezenterów i nie powinny być interpretowane jako reprezentujące oficjalne poglądy lub politykę, wyrażoną lub dorozumianą, Agencji Zaawansowanych Projektów Badawczych w Obszarze Obronności lub Departamentu Obrony.

<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>

Autorzy nie mają nic do ujawnienia.

Niskie naprężenia szczątkowe, osadzanie folii Au i uwalnianie na sucho za pomocą XeF2 są kluczowymi elementami udanej produkcji urządzenia. Elektrostatyczne siłowniki pola obrzeża zapewniają stosunkowo niskie siły w porównaniu z siłownikami polowymi z płytą równoległą. Typowe naprężenia cienkowarstwowe MEMS wynoszące >60 MPa skutkują zbyt wysokimi napięciami napędu, co może potencjalnie zagrozić niezawodności EFFA MEMS. Z tego powodu receptura galwanizacji jest starannie scharakteryzowana, aby uzyskać cienką w...

Systemy mikroelektromechaniczne (MEMS) wykorzystują kilka mechanizmów uruchamiających do osiągnięcia mechanicznego przemieszczenia. Najpopularniejsze są termiczne, piezoelektryczne, magnetostatyczne i elektrostatyczne. W celu uzyskania krótkiego czasu przełączania, najpopularniejszą techniką jest aktywacja elektrostatyczna 1,2. W praktyce konstrukcje mechaniczne z tłumieniem krytycznym zapewniają najlepszy kompromis między początkowym czasem narastania a czasem stabilizacji. Po zastosowaniu polaryzacji prądu stałego i uruchomieniu membrany w dół w kierunku elektrody ściągającej, czas ustalania nie jest istotnym problemem, ponieważ membrana zatrzaskuje się i przylega do elektrody aktywującej pokrytej dielektrykiem. W kilku zastosowaniach skorzystano z wyżej wymienionej konstrukcji aktywacji elektrostatycznej 3-8. Jednak obecność elektrody ściągającej z powłoką dielektryczną sprawia, że siłownik jest podatny na ładowanie i tarcie dielektryczne.
Membrany MEMS mogą wykorzystywać niedostatecznie tłumioną konstrukcję mechaniczną, aby osiągnąć szybki początkowy czas narastania. Przykładem konstrukcji mechanicznej z niedostatecznym tłumieniem drgań jest MEMS uruchamiany elektrostatycznym polem obwódkowym (EFFA). Ta topologia wykazała znacznie mniejszą podatność na typowe mechanizmy awarii, które nękają konstrukcje oparte na elektrostatyce9-20. Brak równoległej przeciwelektrody, a co za tym idzie równoległego pola elektrycznego, jest powodem, dla którego te MEMS są odpowiednio nazywane aktywowanymi "polem obrzeżowym" (rysunek 1). W przypadku konstrukcji EFFA elektroda opuszczana jest podzielona na dwie oddzielne elektrody, które są umieszczone poprzecznie przesunięte w stosunku do ruchomej membrany, całkowicie eliminując nakładanie się ruchomych i nieruchomych części urządzenia. Jednak usunięcie podłoża spod ruchomej membrany znacznie zmniejsza składową tłumiącą folię ściskającą, wydłużając w ten sposób czas osiadania. Rysunek 2B jest przykładem czasu ustalania w odpowiedzi na standardowe odchylenie kroku. Odchylenie przejściowe lub dynamiczne DC w czasie rzeczywistym może być wykorzystane do poprawy czasu ustalania20-26. Rysunki 2C i 2D jakościowo ilustrują, w jaki sposób przebieg zmienny w czasie może skutecznie zniwelować dzwonienie. Wcześniejsze wysiłki badawcze wykorzystują metody numeryczne do obliczenia dokładnego napięcia i czasów odchylenia wejściowego w celu poprawy czasu przełączania. Metoda opisana w tej pracy wykorzystuje kompaktowe wyrażenia w formie zamkniętej do obliczania parametrów przebiegu odchylenia wejściowego. Ponadto wcześniejsze prace koncentrowały się na równoległym uruchamianiu płyty. Podczas gdy konstrukcje są zaprojektowane tak, aby były niedostatecznie wytłumione, tłumienie filmu ściskanego jest nadal dostępne w tej konfiguracji. Metodą aktywacji przedstawioną w tej pracy jest uruchamianie pola obrzeżowego. W tej konfiguracji tłumienie filmu ściskanego jest skutecznie eliminowane. Jest to skrajny przypadek, w którym tłumienie mechaniczne wiązki MEMS jest bardzo niskie. W tym artykule opisano, jak wyprodukować urządzenia EFFA MEMS i wykonać pomiar w celu eksperymentalnej walidacji koncepcji kształtu fali.

<table><tbody><tr><td colspan="4">Chemicals</td></tr><tr><td>Buffered oxide etchant</td><td>Mallinckrodt Baker</td><td>1178</td><td>Wytrawianie dwutlenku krzemu, wytrawianie Ti</td></tr><tr><td>Aceton</td><td>Mallinckrodt Baker</td><td>5356</td><td>Wafel czysty</td></tr><tr><td>Alkohol izopropylowy</td><td>Honeywell</td><td>BDH-140</td><td>Wafel czysty</td></tr><tr><td>Heksametylodizylen</td><td>Mallinckrodt Baker</td><td>5797</td><td>Adhezja promotor</td></tr><tr><td>Microposit SC 1827 Positive Photoresist</td><td>Shipley Europe Ltd</td><td>44090</td><td>Wzór, galwanizacja</td></tr><tr><td>Microposit MF-26A deweloper</td><td>Shipley Europe Ltd</td><td>31200</td><td>Develop SC 1827</td></tr><tr><td>Wodorotlenek tetrametyloamonu</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>334901</td><td>Bulk Si etch</td></tr><tr><td>Kwas siarkowy</td><td>Sciencelab.com</td><td>SLS2539</td><td>Wafel czysty</td></tr><tr><td>Nadtlenek wodoru</td><td>Sciencelab.com</td><td>SLH1552</td><td>Wafel czysty</td></tr><tr><td>Siarczyn transenowy Złoto TSG-250</td><td>Transense</td><td>110-TSG-250</td><td>Au roztwór galwaniczny</td></tr><tr><td>Baker PRS-3000 Środek do usuwania izolacji z dodatnim oporem</td><td>Mallinckrodt Baker</td><td>6403</td><td>Fotorezystor do usuwania</td></tr><tr><td>złota wytrawiacz typu TFA</td><td>Transense</td><td>060-0015000</td><td>Au etch</td></tr><tr><td colspan="4"> Ekwipunek</td></tr><tr><td>Mask aligner</td><td></td><td>Karl Suss MJB-3</td><td>Wzór fotorezystu</td></tr><tr><td>Powlekarka</td><td></td> do napylania <td>Perkin Elmer 2400 Sputterer</td><td>Osad metalu</td></tr><tr><td>Piec</td><td></td> do utleniania <td>termicznego Piec do utleniania pirogenicznego</td><td>Uprawa dwutlenku krzemu</td></tr><tr><td>Reaktywne trawienie</td><td></td> jonowe <td>Plasmatech RIE</td><td>Popiół plazmowy</td></tr><tr><td>Difluorek ksenonowy suchy wytrawiacz</td><td></td><td>Wytrawiacz difluorku ksenonu Xactix</td><td>Selektywne suche izotropowe wytrawianie krzemem</td></tr><tr><td>Profilometr</td><td></td> powierzchni <td>Alpha-Step IQ</td><td>Pomiar wysokości kroku</td></tr><tr><td>Pierścień</td><td></td> sondy <td>Signatone</td><td>Uchwyty Manipulatory sondy</td></tr><tr><td>DC Manipulatory DC</td><td>Mikropozycjoner Signatone serii S-900</td><td>Stosuje różnicę potencjałów do urządzenia</td>Laserowy wibrometr dopplerowski <td></td></tr><tr><td></td><td></td><td>Polytec OFV-551/MSA-500 Analizator mikrosystemów</td><td>Pomiar czasu przełączania Cyfrowy</td></tr><tr><td>generator</td><td></td> funkcyjny <td>Generator funkcyjny Agilent E4408B</td><td>Tworzy przebieg dynamiczny prądu stałego</td></tr><tr><td>Wysokonapięciowy wzmacniacz</td><td></td> liniowy <td>Jednokanałowy wysokonapięciowy wzmacniacz liniowy A400</td><td>Ułatwia wysokonapięciowy</td></tr><tr><td>oscyloskop</td><td></td><td>cyfrowy Agilent DS05034A Oscyloskop</td> <td>cyfrowySprawdź parametry przebiegu dynamicznego</td></tr></tbody></table>

metoda dynamicznego polaryzowania prądu stałego w czasie rzeczywistym w celu poprawy czasu przełączania w mocno niedotłumionych elektrostatycznych siłownikach mems z polem obrzeżnym

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

Mechanicznie niedotłumione elektrostatyczne siłowniki MEMS z polem obwódkowym są dobrze znane ze swojej szybkiej operacji przełączania w odpowiedzi na napięcie polaryzacji wejściowej o kroku jednostkowym. Jednak kompromisem dla lepszej wydajności przełączania jest stosunkowo długi czas ustalania, aby osiągnąć każdą wysokość szczeliny w odpowiedzi na różne przyłożone napięcia. Przejściowe przebiegi polaryzacji są stosowane w celu skrócenia czasu przełączania dla elektrostatycznych siłowników MEMS z polem obrzeżnym o wysokich współczynnikach jakości mechanicznej. Usunięcie podłoża znajdującego się pod spodem siłownika pola obrzeża tworzy środowisko o niskim tłumieniu mechanicznym, niezbędne do skutecznego przetestowania koncepcji. Usunięcie podłoża znajdującego się pod spodem również znacznie poprawia niezawodność urządzenia w odniesieniu do awarii spowodowanych przetarciem. Chociaż polaryzacja dynamiczna prądu stałego jest przydatna w poprawie czasu stabilizacji, wymagane szybkości narastania dla typowych urządzeń MEMS mogą nakładać agresywne wymagania na pompy doładowujące w przypadku w pełni zintegrowanych projektów wbudowanych w układ. Ponadto mogą wystąpić wyzwania związane z integracją etapu usuwania podłoża z etapami komercyjnego przetwarzania CMOS na końcu linii. Eksperymentalna walidacja wyprodukowanych siłowników wykazała 50-krotną poprawę czasu przełączania w porównaniu z konwencjonalnymi wynikami odchylania krokowego. W porównaniu z obliczeniami teoretycznymi, wyniki eksperymentu są zgodne.

Układ przedstawiony na rysunku 4 służy do rejestracji charakterystyki ugięcia w funkcji czasu dla mostków MEMS. Dzięki zastosowaniu wibrometru laserowego Dopplera w trybie pomiaru ciągłego można wyznaczyć precyzyjne parametry napięcia i czasu, które zapewniają minimalne drgania belki dla pożądanej wysokości szczeliny. Rysunek 5 ilustruje przykład ugięcia belki odpowiadający wysokości szczeliny 60 V. Widać, że praktycznie wszystkie drgania zostały wyeliminowane. Dynamiczny przebieg fali j...

Solidna konstrukcja elektrostatycznych siłowników MEMS z obrzeżami pola skutkuje z natury niskimi warunkami tłumienia filmu ściskającego i długimi czasami stabilizacji podczas wykonywania operacji przełączania przy użyciu konwencjonalnego polaryzacji krokowej. Poprawa czasu przełączania w czasie rzeczywistym dzięki przebiegom dynamicznym prądu stałego skraca czas ustalania siłowników MEMS z polem obwódkowym podczas przechodzenia między stanami góra-dół i dół-dół-górę.

Metoda dynamicznego polaryzowania prądu stałego w czasie rzeczywistym w celu poprawy czasu przełączania w mocno niedotłumionych elektrostatycznych siłownikach MEMS z polem obrzeżnym

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

Ogólnym celem poniższego eksperymentu jest skrócenie czasu ustalania się stanu ustalonego w przypadku silnie niedostrojonych aktuatorów mikroelektromechanicznych (MEMS) wykorzystujących brzegowe pole elektrostatyczne. Cel ten osiągnięto poprzez mikrofabrykację aktuatora elektrostatycznego MAM. W drugim kroku dokonano selektywnego trawienia podłoża pod aktuatorem, co znacząco zredukowało tłumienie warstwy ściskanej i wzmocniło warunki silnego niedostrojenia. Następnie w czasie rzeczywistym zastosowano dynamiczne przebiegi polaryzujące, aby wyznaczyć optymalne parametry przebiegu zapewniające szybki czas ustalania się stanu ustalonego.Uzyskane wyniki wykazują znaczną poprawę czasu przełączania w porównaniu do typowego polaryzowania skokowego. Choć metoda ta jest wykorzystywana do skrócenia czasu przełączania elektrostatycznych aktuatorów z polami brzegowymi, może być ona również zastosowana w takich dziedzinach jak mikrometrologia do wyznaczania parametrów cienkich warstw, takich jak moduł Younga, stosunek Poissona oraz dwuosiowe naprężenie rozciągające. Pierwszym etapem wytwarzania belek MEMS z elektrostatycznym polem brzegowym jest litografia UV.Zacznij od odpowiednio oczyszczonej,

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

Research

JoVE Journal

Engineering

Inżynieria

Metoda napięcia DC o zmiennym stanie w czasie rzeczywistym dla poprawy czasu przełączania w znacznie tłumionych elektrostatycznych mikroaktywatorów MEMS z polem obtoczkowym

Ten manuskrypt pokazuje proces produkcji miękkich siłowników z elastomeru dielektrycznego opartych na membranach silikonowych. Szczegółowo przedstawiono trzy kluczowe etapy produkcji: odlewanie łopatek z cienkich membran silikonowych; tampodruk elektrod zgodnych z wymaganiami; i montaż wszystkich komponentów.

Proces wytwarzania siłowników z elastomeru dielektrycznego na bazie silikonu

Przedstawiono protokół dla projektowania wiązki o stałej i stałej wiązce za pomocą laserowego wibrometru dopplerowskiego (LDV), w tym pomiar strojenia częstotliwości, modyfikację możliwości strojenia oraz unikanie awarii i problemów urządzenia. Wyższość metody LDV nad analizatorem sieci wynika z jej wyższej zdolności modalnej.

Metodologia projektowania i charakteryzacji wydajnych filtrów MEMS o szerokim zakresie

Prezentowany tutaj jest protokół do analizy zmian nanostrukturalnych podczas polaryzacji in situ z transmisyjną mikroskopią elektronową (TEM) dla ułożonej struktury metal-izolator-metal. Ma on znaczące zastosowania w rezystancyjnych poprzeczkach przełączających dla nowej generacji programowalnych obwodów logicznych i sprzętu neuronaśladującego, aby ujawnić ich podstawowe mechanizmy działania i praktyczne zastosowanie.

Transmisyjna mikroskopia elektronowa in situ z polaryzacją i wytwarzaniem asymetrycznych poprzeczek w oparciu o mieszane fazy a-VO x

Ten artykuł opisuje szybki i prosty proces produkcji jonowych, elektromechanicznie aktywnych materiałów kompozytowych do siłowników w zastosowaniach biomedycznych, biomimetycznych i miękkiej robotyki. Szczegółowo opisano kluczowe etapy wytwarzania, ich znaczenie dla końcowych właściwości siłowników oraz niektóre z głównych technik charakteryzacji.

Produkcja jonowych, elektromechanicznie aktywnych miękkich siłowników na bazie węgla

W tym artykule przedstawiono adaptacyjny filtr oparty na algorytmie znormalizowanego najmniejszego średniego kwadratu (NLMS) oraz metodę szacowania prędkości obrotowej do wykrywania elektrycznych i hydraulicznych usterek siłownika elektrohydrostatycznego (EHA). Skuteczność i wykonalność wyżej wymienionych metod jest weryfikowana za pomocą symulacji i eksperymentów.

Projektowanie i zastosowanie metody detekcji uszkodzeń w oparciu o filtry adaptacyjne i estymację prędkości obrotowej dla siłownika elektrohydrostatycznego

Tutaj opisujemy szybki zestaw pęsety magnetycznej, który wykonuje nanomechaniczne pomiary na wrażliwych na siłę biomolekułach z maksymalną szybkością 1,2 kHz. Wprowadzamy jego zastosowanie do spinek do włosów DNA i kompleksów SNARE jako układów modelowych, ale będzie on miał również zastosowanie do innych cząsteczek biorących udział w zdarzeniach mechanobiologicznych.

Pęseta magnetyczna o dużej prędkości do pomiarów nanomechanicznych na elementach wrażliwych na siłę

Prezentujemy kompaktowy cyfrowy system holograficzny (CDHM) do inspekcji i charakteryzacji urządzeń MEMS. Zademonstrowano konstrukcję bez soczewek wykorzystującą rozbieżną falę wejściową zapewniającą naturalne powiększenie geometryczne. Prezentowane są zarówno badania statyczne, jak i dynamiczne.

Kompaktowy cyfrowy mikroskop holograficzny bez soczewek do kontroli i charakteryzacji MEMS

Tutaj wytwarzamy 3D polimerowe mikro/nano struktury, w których zarówno kształt, jak i wyrównanie molekularne mogą być zaprojektowane z dokładnością do skali nanometrowej za pomocą bezpośredniego pisma laserowego. Indukowane światłem odkształcenia kilku typów mikrostruktur elastomerów ciekłokrystalicznych mogą być kontrolowane w skali mikroskopowej.

Siłowniki do oświetlenia o dowolnym kształcie -- Wytwarzanie i sterowanie uruchamianiem w skali mikroskopowej

Długie i puste w środku szkliste mikrowłókna węglowe zostały wytworzone w oparciu o pirolizę naturalnego produktu, ludzkiego włosa. Dwa etapy wytwarzania węglowych systemów mikroelektromechanicznych i nanoelektromechanicznych węglowych, czyli C-MEMS i C-NEMS, to: (i) fotolitografia prekursora polimeru bogatego w węgiel oraz (ii) piroliza prekursora polimeru o wzorzystym wzorze.

Wytwarzanie węglowych systemów mikroelektromechanicznych 3D (C-MEMS)

Wytwarzamy heterostruktury metal/LaAlO3/SrTiO3 za pomocą kombinacji pulsacyjnego osadzania laserowego i napylania magnetronowego in situ. Poprzez eksperymenty magnetotransportu i spektroskopii rentgenowskiej fotoelektronów in situ badamy wzajemne oddziaływanie między zjawiskami elektrostatycznymi i chemicznymi quasi-dwuwymiarowego gazu elektronowego powstającego w tym układzie.

Wzrost i właściwości elektrostatyczne/chemiczne heterostruktur metali/LaAlO3/SrTiO3

Poznaj metodę dynamicznego polaryzowania prądu stałego w czasie rzeczywistym w celu poprawy czasu przełączania w silnie niedotłumionych elektrostatycznych siłownikach MEMS z polem obrzeżnym.

Metoda dynamicznego polaryzowania prądu stałego w czasie rzeczywistym w celu poprawy czasu przełączania w mocno niedotłumionych elektrostatycznych siłownikach MEMS z polem obrzeżnym (Wideo) | JoVE Journal

Metoda dynamicznego polaryzowania prądu stałego w czasie rzeczywistym w celu poprawy czasu przełączania w mocno niedotłumionych elektrostatycznych siłownikach MEMS z polem obrzeżnym

Przeglądaj więcej filmów