Metallic micro-cantilever resonators: Fabrication and mechanical property measurements

Bu çalışmanın amacı bir konsol kiriş yapılı mikro çınlacın üretim şemasını tadil ederek ve çınlacın yapısal bileşenlerinin mekanik özelliklerini ölçerek performansını yükseltmektir. Çınlaçlar biyolojik algılama uygulamalarında kullanılacağından ikinci husus biyolojik ölçümlerin miktarının belirlenmesi açısından önemlidir. Biyolojik algılayıcı yongası için önerilen üretim metodunun en kritik basamaklarından biri olan elektro-kaplama, çalışıldı. Değişen akım yoğunluğunun ve kaplama zamanının kaplanan nikel kalınlığına ve yüzey pürüzlüğüne olan etkisi araştırıldı. 1000 nm nikel kalınlığı için 10-20 nm'lik yüzey pürüzlüğü elde edildi. Yeni bir fotolitografi serim tasarımı kullanılarak aynı üretim yolu hem silisyum hem de yalıtkan katman üstündeki silisyum (SOI) tabakalarda uygulandı ve bu tabakalarda elde edilen sonuçlar karşılaştırıldı. Silisyum alttaştan SOI alttaşa geçildiğinde mikro konsol kirişin altındaki oyulmuş yüzeyin pürüzlülüğü 15?30 nm'den, 0.5?5 nm'ye düştü. Bu sayede SOI numuneler ile optik çınlanım frekans ölçüm düzeneği açısından daha uygun ve güzel yüzey özellikleri elde edildi.Çalışmanın devamında, çınlanım tekniği kullanılarak konsol kiriş yapılı mikro çınlaçların üretiminde kullanılan malzemelerin elastisite modülleri belirlendi. Teorik formüller ve çınlanım tekniği için kullanılan optik ölçüm düzenekleri gösterildi. En sonunda, elektro-kaplanmış nikelin (800 nm kalınlığında) elastisite modülü için 10.5 GPa standart sapma ile 165.5 GPa, RF-saçtırılmış altının (100 nm kalınlığında) elastisite modülü için 39.37 GPa standart sapma ile 53.75 GPa, RF-saçtırılmış kromun (20 nm kalınlığında) elastisite modülü için 16 GPa standart sapma ile 67 GPa bulundu. Nikel, altın ve krom katmanları için elde edilen modül değerlerinin daha önceki çalışmalarda bulunan değerler ile uyum içerisinde olduğu görüldü. Son olarak, çift katmalı ve iki yerden tutturulmuş mikro konsol kiriş yapıların çınlanım frekanslarındaki değişim ve bu yapıların güvenilirliği 10 ay boyunca çalışıldı. Güvenilirlik testi bu cihazların çınlanım frekansına etki edecek faktörler hakkında bir sonuca varmamıza izin vermedi.