일반기술

변형 측정 변환기

본 기술은 마이크로 전기기계 시스템(MEMS)와 나노 전기기계 시스템(NEMS)에서 작은 힘을 감지하기 위해 설계된 변형 감지 변환기에 관한 것이다. 변형 감지 변환기는 압전성 반도체 물질로 제조되기 때문에, 압전 저항성 물질로 만들어지는 일반적인 변환기보다 속도와 감도가 높다. 이 변환기는 GaAs/AlGaAs 헤테로구조로 형성되는 전계효과트랜지스터(FET)로 제조된다. 이 전계효과트랜지스터는 캔틸레버 암의 베이스까지 에칭된다. 캔틸레버에 인가된 가변적인 물리적 힘으로 인해 전계효과트랜지스터는 가변적인 변형을 하게되어 압전효과를 야기시킨다. 이러한 효과는 인가된 변형에 대한 전기적 응답을 일으킨다.대부분의 이용 가능한 변형 측정 변환기는 실리콘에 기반을 두고 있다. 실리콘을 이용한반 센서는 대략 1 밀리와트의 동작 전력을 요구함에 따라, 캔틸레버의 크기가 제한되고, 주파수와 이미징 센싱 속도를 제한하게되는 문제점이 있다. 본 기술에 따른 GaAs FET로 제조된 캔틸레버는 10 마이크로와트의 매우 낮은 전력을 소모하기 때문에 3×2×0.129 μ3 정도로 매우 작게 축소할 수 있다. 이러한 작은 크기로 인해, 캔틸레버는 높은 공명 주파수(11MHz)에서 동작하게 되어 고속으로 스캔할 수 있다.