| 학회 |
한국재료학회 |
| 학술대회 |
2005년 가을 (11/10 ~ 11/11, 한양대학교) |
| 권호 |
11권 2호 |
| 발표분야 |
전자재료 |
| 제목 |
정밀 질량 센서용 초소형 마이크로 칸티레버의 제작 및 전기 기계적 특성 |
| 초록 |
본 연구에서는 MEMS 기술을 이용하여 정밀 질량센서로의 응용을 위해 압전 방식의 초소형 마이크로 칸티레버를 제작하고 그 특성을 연구 하였다. 압전 방식의 마이크로 칸티레버는 인가된 교류 전계에 의해 소자의 공진주파수로 구동되게 되며, 동시에 센서에 있어서 감지 신호로 사용될 수 있는 다양한 전기 기계적 신호를 제공한다. 선행 연구로부터 320 μm 길이를 갖는 마이크로 칸티레버는 약 27 kHz 의 기본 공진주파수와 29 pg/Hz의 높은 질량 감도를 나타내었다. 본 연구에서는 향상된 질량 감지 특성을 위해 보다 작은 크기의 마이크로 칸티레버를 제작하였다. 압전 방식의 소자 구동을 위해 대표적인 압전 재료인 PZT 가 사용되었다. 초소형 마이크로 칸티레버는 매우 우수한 탄성 재료인 SiNx 박막위에 PZT 캐패시터가 집적된 구조를 이루고 있다. 센서로의 응용에 있어 감지 신호로 사용되는 기본 공진주파수 및 그 변화는 복소 임피던스 분석을 통해 이루어졌다. 30 μm 길이를 갖는 마이크로 칸티레버는 약 2.7 MHz의 높은 공진주파수를 나타내었다. 마이크로 칸티레버의 길이가 320 μm에서 30 μm로 줄어듦에 따라 기본 공진주파수는 100 배 정도 높아진 값을 나타내었다. 선행 연구에서의 칸티리버가 피고그램 범위의 질량 감도를 나타낸것을 고려하면, 본 연구에서의 초소형 칸티레버를 이용하여 펨토그램 (femtogram) 범위의 질량 감도를 얻을 수 있을 것으로 기대된다. 따라서, 본 연구에서의 마이크로 칸티레버는 분석 대상 물질과 상호 작용력이 높은 감지 층을 소자 표면에 형성함으로써 대기 혹은 수질 내에 극미량 존재하는 유해 가스 성분 또는 생체 분자 물질들을 효과적으로 검출할 수 있는 초소형 센서 시스템의 트랜스듀서(transducer)로 활용될 수 있을 것이다. |
| 저자 |
신상훈1, 이내응1, 박준식2, 박효덕2, 이재찬1
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| 소속 |
1성균관대, 2전자부품(연) |
| 키워드 |
질량 센서; 마이크로 칸티레버; MEMS; PZT
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