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具有集成电子传感和驱动的有源微机电系统microelectromechanical systems (MEMS) ，可提供力、加速度和生物分析物的快速且灵敏测量。集成在微机电系统MEMS悬臂梁上的应变传感器，广泛用于将施加的力，转换为电信号，例如原子力显微镜和分子检测。 然而，例如硅或氮化硅的传统微机电系统MEMS材料，高杨氏模量限制了器件的厚度，并且因此限制了特定弹簧常数所能获得的挠曲deflection灵敏度。近日，瑞士 洛桑联邦理工学院（École Polytechnique Fédérale de Lausanne，EPFL）Nahid Hosseini, Matthias Neuenschwander，Georg E. Fantner等，在Nature Electronics上发文，报道了具有低杨氏模量的聚合物材料，可集成到厚而软的聚合物-半导体-陶瓷微机电系统MEMS悬臂中。还开发了一种多层制造方法，使得高温工艺，可用于压阻式半导体应变传感器的沉积和掺杂，而不会损伤聚合物层。这种三层悬臂梁与同等的自感测硅悬臂梁相比，力噪声降低了六倍。系统中的应变传感电子设备嵌入在聚合物和陶瓷层之间，这使得该技术还兼容流体。
A polymer–semiconductor–ceramic cantilever for high-sensitivity fluid-compatible microelectromechanical systems. 聚合物-半导体-陶瓷悬臂梁，用于高灵敏度流体兼容微机电系统。
图1: 在不同读出机制中，将力转换为电压。
图2: 三层悬臂概念和性能。
图3: 三层技术的理论和实验评估。
图4: 用于真空中，振幅调制amplitude-modulation，AM-原子力显微镜atomic force microscopy，AFM三层悬臂的高跟踪带宽。
图5: 用于各种扫描探针技术平台的三层悬臂。
图6: 用于防流体薄膜表面应力传感的三层微机电系统MEMS。 文献链接Hosseini, N., Neuenschwander, M., Adams, J.D. et al. A polymer–semiconductor–ceramic cantilever for high-sensitivity fluid-compatible microelectromechanical systems. Nat Electron (2024). https://doi.org/10.1038/s41928-024-01195-zhttps://www.nature.com/articles/s41928-024-01195-z本文译自Nature。
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