Mems based clamped-clamped resonant magnetometer
Mems?e bağli olan rezonant magnetik ölçen sensori
- Tez No: 322821
- Danışmanlar: DOÇ. DR. LEVENT TRABZON
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği, Electrical and Electronics Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2012
- Dil: İngilizce
- Üniversite: İstanbul Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Elektronik ve Haberleşme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Elektronik Mühendisliği Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: 105
Özet
Bu çalışmanın amacı, çift tarafdan kenetlenmiş rezonans manyetik sensorların mikro veya nano boyutlarda üretim teknoloji yöntemlerinin incelenmesidir. Bu tez kapsamında, monolitik üretim teknolojisi içinde CMOS devre yapısına uyumlu, çeşitli MEMS sistemlerinin tasarımları, üretimleri ve simülasyonları yapılmıştır. Üretilen Mikrosistemlerin mekanik ve elektriksel karakterizasyonları da tamamlanmıştır.İlk olarak Cadence yazılımı kullanılarak üç farkı maske tasarlanmıştır. İki maske pozitif (Light) maske ve biri negatif (Dark) maske olarak. 1. maske, aktif katmanın (silisyum ya da polisilisyum) şekillendirmesi için tasarlanmış. 2. maske metalizasyon (metal kaplama) yapmak için kullanıldı. 3. Maske de aşındırma işleminde yöne bağlı olarak kullanıldı. BHF (Buffered Hidtoflorik Asit) kullanıldığında 3. Maske kullanılır, ama HF (Hidroflorik asit) ile işlemi yaptığınızda bu maskeye gerek kalmaz.Üretim iki farklı Si-pul (Si-wafer) kullanılarak gerçekleştirildi. Tek kristal ve SOI(Silicon-on-Insulator) türü Si-pullar üretimde kullanıldı. İlk olarak tek kristal Si-puluüzerinde 400nm oksit tabakası büyütüldü, sonraki adımda 80nm Poly-Si kaplandı.Heba oksidi aşındırıldıktan sonra, Poly-Si üzerinde oluşan kalıntı gerilmeler, negatif stres olduğu için basma stresidir ve Poli-Si kirişlerinde kalıcı deformasyonlara sebep olur. Bu yüzden, üretimde bu yaklaşım bırakılarak, SOI Si-pulu tercih edildi.Tasarlanan her bir tip mikrosistem Sonlu Elemanlar Metodu ile COMSOL ve COVENTORWARE yazılımları kullanılarak simulasyonları yapılmıştır. Simulasyonda her yapının doğal birinci frekansı, maksimum akıma dayanıklılığı, kalite faktörü, ve deplasmanı incelenmiştir.Son olarak simulasyon değerlerinin hepsi, deneysel sonuçlar ile birlikte karşılaştırıldı. Deneysel çalışmaları Polytec 500 ? doppler fenomenler ve müdahale dalgalarıyla ölçen ? cihazı ile yapıldı. Genelde, ölçüm ile simülasyon sonuçlarının birbirine yakın olduğu gözlenmekle beraber bazı parametrelerin modellenmesinde detay çalışma yapılması gerekmektedir.Bu tezde, her yapının birinci rezonans frekansları, maksimum akıma karşı dayanaklılığı, kalite faktörünün gerilim ile bağıntısı, ve özellikle mikrosistemin karakteristik parametrelerin çubuklar üzerinde olan deliklerin boyutları, çubuğun uzunluk yönünün ya da genişliğinin değiştirilmesi ile incelenmiştir. Deneysel ölçümler analiz sonuçları ile karşılaştırmalı biçimde değerlendirilmiştir. Bunun yanında, kapsamlı bir literatür çalışması yapılmıştır ve gelecekte yapılan bu tarz sensorların nasıl bir özelliğe sahip olmaları gerektiğini belirleyebiliriz.
Özet (Çeviri)
This thesis explains the new and several designing membrane and beams, which have been designed by ourselves by cadence software. Furthermore, all of the structures were fabricated by MEMS-based, which are CMOS compatible characteristics.In the beginning, by using of Cadence 3 numbers of masks were designed. First mask was designed to shape active layer. Second one is considered to metallization step and third one which was dark mask, was designed to be used in etching part, particularly when etching method was BHF release.In fabrication part, initially, we implement our fabrication at first on bulk with depositing 80 nm polysilicon on oxidation layer which is used as insulator layer and sacrificial layer at end of process.In order to overcome solving some problems, SOI wafer preferred due to the tensile stress was produced after doping phosphorous.Also along the fabrication most of the sensors has been simulated by two softwares COMSOL and Coventorware that in both of them simulation is done by finite element method (FEM). During the simulation many behavior of the each structure such as natural frequency, maximum current endurance before smashing, and their displacements, with and without of the initial stress and effect of the dimension of the perforation were defined.Finally, we implement practical measurement with Polytec 500 device to compare outputs with simulation results. The principle of working of this devise is on base of Doppler velocimetry and interfering waves. After comparing we noticed that, there is a common result between them on amount of first mode resonance frequency.In conclusion, we investigated each sample?s features such as; first mode resonance frequency, maximum applicable current, quality factor and displacement versus sample?s geometric and their inside perforation size. Thus, we have lots of data, which can be utilized in future for similar sensors to have an idea about their probable features.
Benzer Tezler
- Design, fabrication, and applications of multi-mode nanoelectromechanical systems
Çok modlu nanoelektromekanik sistemlerin tasarım, üretim, ve uygulamaları
ATAKAN BEKİR ARI
Yüksek Lisans
İngilizce
2017
Bilim ve Teknolojiİhsan Doğramacı Bilkent ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. MEHMET SELİM HANAY
- A mixed finite element formulation for static and eigenvalue analysis for functionally graded microbeams resting on two parameter elastic foundation
İki parametreli elastik zemine oturan fonksiyonel derecelendirilmiş bir mikro kirişte statik ve özdeğer analizi için karişik sonlu elemanlar formulasyonu
AYKUT LEVENT
Yüksek Lisans
İngilizce
2020
İnşaat MühendisliğiYıldız Teknik Üniversitesiİnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. ÇAĞRI MOLLAMAHMUTOĞLU
- Design, fabrication and characterization of surface plasmon resonance based MEMS displacement sensors
Yüzey plazmon rezonansına dayalı MEMS yerdeğiştirme algılayıcılarının tasarım, üretim ve karakterizasyonu
HASAN GÜNER
Yüksek Lisans
İngilizce
2009
Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİhsan Doğramacı Bilkent ÜniversitesiMalzeme Bilimi ve Nanoteknoloji Ana Bilim Dalı
PROF. DR. SALİM ÇIRACI
YRD. DOÇ. DR. AYKUTLU DANA
- Design simualtion and analysis of piezoresistive microcantilever for biosensing applications
Biyolojik tespit uygulamaları için piezoresistive mikrokantilever tasarım, simülasyon ve analizi
AMAL AHMED
Yüksek Lisans
İngilizce
2016
Biyomühendislikİstanbul Teknik ÜniversitesiNanobilim ve Nanomühendislik Ana Bilim Dalı
PROF. DR. LEVENT TRABZON
- Motion and energy transfer through coupled micro/nano-scale cantilever beams via mechanical resonance absorption
Mikro/nano-boyutlu ankastre kirişlerde mekanik rezonans absorpsiyonu yardımıyla hareket ve enerji transferi
ÜNAL DEĞİRMENCİ
Yüksek Lisans
İngilizce
2014
Makine Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. ERDAL BULĞAN