MEMS compatible highly doped piezoresistive silicon nanowires: fabrication and electromechanical characterization

Silisyum nanotellerin elektromekanik özellikleri, geleneksel transdüksiyon yöntemlerinin yerini alabilme ve muazzam minyatürleştirme potansiyeli sebebiyle teknolojik ve bilimsel ilgiyi cezbetmektedir. Bu amaçla, ağırlıklı olarak piezorezistivite kullanılmaktadır. Silisyum nanotellerin piezorezistif tepkisi imalat tekniğine, katkılama türüne, katkılama konsantrasyonuna, kristalografik yönelime, sıcaklığa ve neme göre farklılık gösterebilmektedir. Bu tezde, özgül bir nanotel dizi mimarisi dört nokta bükme testi vasıtasıyla çalışılmıştır. Mekanik kuplajlı, dikey silisyum nanotel dizilerinin yeni nesil çınlaçların temel yapıtaşları olduğu hesaba katılmakta ve piezorezistif özellikleri bu cihazların tasarımında anahtar rol oynamaktadır. İki farklı test düzeneği kullanılmıştır. Birinci düzenekte, testten geçirilen cihaz ve taşıyıcı silisyum şerit arasında yapıştırıcı tabaka bulunması vasıtasıyla dolaylı bükme uygulanmaktadır. İkinci düzenek silisyum nanotel dizilerinin doğrudan bükülebilmesine olanak sağlamaktadır. Nanotellerin gerinimini elde etmek için üç boyutlu benzetimler yapılmıştır. Etken ölçüm faktörü dolaylı bükme için -29.2±6.47 (standart sapma), ve doğrudan bükme için -105.37±8.12 (standart sapma) olarak çıkartılmış, testlerde kullanılan yapıştırıcı tabakanın sonuçlara etkisine ilişkin açık bulgu sağlanmıştır. Bu çalışma, dikey istifli silisyum nanotellerin ölçüm faktörü tahminini sağlayan ilk çalışmadır. Ek olarak, bu elektromekanik çalışma, nanotel piezorezistivite karakterizasyonunda doğrudan ve dolaylı bükmenin karşılaştırmalı nicelikselliğini sağlaması sebebiyle değerli bir deneysel kanıt sunmaktadır.