Наноэлектромеханические системы

НЭМС
Микроэлектромеханические системы (МЭМС) – это уже отработанная технология производства интегральных устройств с механическими и электрическими подсистема с микрометровыми размерами. Если размеры системы уменьшаются меньше 1 микрона, то такие системы стали называть по аналогии – наноэлектромеханическими системами (НЭМС).
НЭМС – технология зарождающаяся, находится на стадии научных исследований, в производстве практически не задейстована.

Способы изготовления
Две основные концепции изготовления НЭМС:
сверху-вниз и cнизу-вверх

Способы изготовления
Подход сверху-вниз(top-down):
Фотолитография в глубоком ультрафиолете
Электронно-лучевая литография
Рентгеновская литография
Зондовая литография
Нанопечатная литография

Способы изготовления
Зондовая литография

Способы изготовления
Нанопечатная литография

Способы изготовления
Подход cнизу-вверх (bottom-up):
Изготовление нанонитей др. наноструктур для НЭМС:
1. Бескаталитическое осаждения из газовой фазы .
2. Каталитическое осаждение из газовой и жидкой фазы
3. Темплатное изготовление
4. Электроспинниг .

Применение НЭМС
Не смотря на то, что существуют НЭМС – нано-захваты или нано-
электромеханические реле, основное и самое перспективное применение НЭМС – это датчики ультрамалых масс, сил, смещений и заряда. Все эти высокочувствительные датчики строятся по схожему принципу – используя в качестве основного элемента механические нанорезанаторы различной конфигурации.

НЭМС - резонатор
Обобщенная схема работы датчиков на основе наномеханических резонаторов

НЭМС - резонатор
Плюсы:
Высокие частоты – возможность избавиться от сторонних воздействий (при 50 мК – 1ГГц);
Высокая добротность (до 10000) и
Малое энергопотребление (< 1 мкВт);
Минусы:
Сложность сохранения точных геометрических размеров;
Необходимость охлаждения;

НЭМС - резонатор
Процесс изготовления НЭНС-резонатора (подход сверху-вниз, электронно-лучевая литография):

Характеристики НЭНС-резонаторов
Основные материалы, из которых изготавливаются наномеханические резонаторы

Измерение малых масс

Измерение малых сил и смещений

Параметры современных НЭМС

Параметры современных НЭМС