Автoр: В.Г. Криштoп. Мocкoвcкий физикo-техничеcкий инcтитут (гocударcтвенный универcитет), Рoccия, г. Дoлгoпрудный.
Важнейшим дocтoинcтвoм преoбразoвателей, coзданных на базе мoлекулярнo-электрoннoй технoлогии (МЕТ — molecular-electron technology), являетcя иcключительно выcокая крутизна преобразования механичеcкого cигнала в электричеcкий ток. Малые механичеcкие движения рабочей жидкоcти в МЭП в процессе преобразования в электрический сигнал много-кратно (до 100 000 раз) усиливаются по мощности. Появляется возможность снижения инерционной массы до 0,1—0,001 г при сохранении высокой чувствительности к измеряемым механическим воздействиям.
Другими особенностями МЭП, важными с точки зрения возможности создания недорогих, надежных измерителей миллиметровых и субмиллиметровых размеров, пригодных для массового производства, являются полное отсутствие в конструкции движущихся механических частей, упругих возвращающих элементов, а также возможность использования микроскопически малого объема электролита, одновременно как инерциальной массы, и элемента преобразования механического сигнала в электрический ток.
Новое качество устройств для измерения параметров движения будет достигаться путем объединения принципов молекулярной электроники с достижениями микро- и нанотехнологий. Принципиальная новизна состоит в том, что молекулярно-электронная ячейка, изготовленная на основе микро- и нанотехнологий, может иметь характерный размер основных конструктивных элементов в диапазоне 100—1000 нм и менее. В настоящее время используются ячейки с характерными размерами 30-100 мкм.
В ряде работ [1—3] исследовались различные геометрии электродных узлов МЭП и было показано, что простым изменением конфигурации электродной системы преобразователя можно добиться того, чтобы выходной ток МЭП был в широком диапазоне частот пропорционален либо ускорению, либо скорости движущегося объекта. Результаты, полученные в [4,5] позволяют сделать вывод о том, что переход к преобразующим ячейкам субмикронных размеров позволяет добиться качественного улучшения технических характеристик молекулярно-электронных датчиков.
Расчеты и моделирование процессов внутри электродного узла показывают, что датчики с уменьшенным межэлектродным расстоянием должны обладать меньшим уровнем шумов и большей чувствительностью, по сравнению со стандартными пакетами, а кроме того, использование микроэлектронных технологий позволяет значительно уменьшить разброс характеристик между различными экземплярами, и фактически делает приборы пригодными к массовому производству с объемами выпуска до одного миллиона штук в год и более в случае наличия соответствующих производственных мощностей.
Разработана геометрия электродного узла, во-первых, пригодная для производства с помощью стандартных пленарных микроэлектродных технологий, и, во-вторых, обладающая улучшенными характеристиками электродного пакета, по сравнению с применяемой сеточно-керамической конструкцией, а также намечены пути поэтапной оптимизации параметров.
Изучена технологическая возможность и разработана технологическая цепочка производства микроэлектронных электродных узлов молекулярно-электронных преобразователей с характерным параметром (меж-электродным расстоянием) менее 10 микрон (вплоть до 100 нм), а также
получены образцы твердотельно-жидкостных микроструктур, выполненных по микроэлектронной технологии.
Следует отметить отсутствие на рынке аналогов, близких к разрабатываемым устройствам, а также безусловный приоритет российских исследователей и разработчиков в этой области, как по числу и качеству публикаций и патентов, поданных в этой области, так и по результатам внедрения разработок в производство.
Измерители параметров движения на основе твердотельно-жидкостных наноструктур будут иметь весьма широкую сферу использования, включая сейсморазведку, в том числе 2В и 30, векторную, системы навигации персональные, носимые и для малых автономно действующих аппаратов, системы мониторинга состояния зданий и сооружений, виброконтроль. От существующих устройств датчики нового типа будут отличаться малыми габаритами, малым энергопотреблением, более низкими собственными шумами и широким динамическим диапазоном. Одновременно использование высокотехнологичных микроэлектронных технологий обеспечит невысокую себестоимость изделий в массовом производстве.
Литература
1. Агафонов В.М., Криштпоп В.Г. // Микросистемная техника. 2Ш4. № 9. С 4G—45.
2. Agafonov V.M., Krishtop V.G. // Russian Journal of Electrochemistry. V. 40. № 5. 2004. P. 537—543
3. Козлов B.A., Терентьев Д.А. // Электрохимия, 2002. Т. 38. С. 1104.
4. Козлов В.А., Сафонов М.В. // Электрохимия. Т. 40. № 4. 2004. С. 460-462.
5. Захаров КС, Козлов В.А., Сафонов М.В. // Известия вузов. Электроника. 2003. № 2. С. 40—45.
Источник: Сборник тезисов докладов участников Второго международного конкурса научных работ молодых ученых в области нанотехнологий.
Важнейшим дocтoинcтвoм преoбразoвателей, coзданных на базе мoлекулярнo-электрoннoй технoлогии (МЕТ — molecular-electron technology), являетcя иcключительно выcокая крутизна преобразования механичеcкого cигнала в электричеcкий ток. Малые механичеcкие движения рабочей жидкоcти в МЭП в процессе преобразования в электрический сигнал много-кратно (до 100 000 раз) усиливаются по мощности. Появляется возможность снижения инерционной массы до 0,1—0,001 г при сохранении высокой чувствительности к измеряемым механическим воздействиям.
Другими особенностями МЭП, важными с точки зрения возможности создания недорогих, надежных измерителей миллиметровых и субмиллиметровых размеров, пригодных для массового производства, являются полное отсутствие в конструкции движущихся механических частей, упругих возвращающих элементов, а также возможность использования микроскопически малого объема электролита, одновременно как инерциальной массы, и элемента преобразования механического сигнала в электрический ток.
Новое качество устройств для измерения параметров движения будет достигаться путем объединения принципов молекулярной электроники с достижениями микро- и нанотехнологий. Принципиальная новизна состоит в том, что молекулярно-электронная ячейка, изготовленная на основе микро- и нанотехнологий, может иметь характерный размер основных конструктивных элементов в диапазоне 100—1000 нм и менее. В настоящее время используются ячейки с характерными размерами 30-100 мкм.
В ряде работ [1—3] исследовались различные геометрии электродных узлов МЭП и было показано, что простым изменением конфигурации электродной системы преобразователя можно добиться того, чтобы выходной ток МЭП был в широком диапазоне частот пропорционален либо ускорению, либо скорости движущегося объекта. Результаты, полученные в [4,5] позволяют сделать вывод о том, что переход к преобразующим ячейкам субмикронных размеров позволяет добиться качественного улучшения технических характеристик молекулярно-электронных датчиков.
Расчеты и моделирование процессов внутри электродного узла показывают, что датчики с уменьшенным межэлектродным расстоянием должны обладать меньшим уровнем шумов и большей чувствительностью, по сравнению со стандартными пакетами, а кроме того, использование микроэлектронных технологий позволяет значительно уменьшить разброс характеристик между различными экземплярами, и фактически делает приборы пригодными к массовому производству с объемами выпуска до одного миллиона штук в год и более в случае наличия соответствующих производственных мощностей.
Разработана геометрия электродного узла, во-первых, пригодная для производства с помощью стандартных пленарных микроэлектродных технологий, и, во-вторых, обладающая улучшенными характеристиками электродного пакета, по сравнению с применяемой сеточно-керамической конструкцией, а также намечены пути поэтапной оптимизации параметров.
Изучена технологическая возможность и разработана технологическая цепочка производства микроэлектронных электродных узлов молекулярно-электронных преобразователей с характерным параметром (меж-электродным расстоянием) менее 10 микрон (вплоть до 100 нм), а также
получены образцы твердотельно-жидкостных микроструктур, выполненных по микроэлектронной технологии.
Следует отметить отсутствие на рынке аналогов, близких к разрабатываемым устройствам, а также безусловный приоритет российских исследователей и разработчиков в этой области, как по числу и качеству публикаций и патентов, поданных в этой области, так и по результатам внедрения разработок в производство.
Измерители параметров движения на основе твердотельно-жидкостных наноструктур будут иметь весьма широкую сферу использования, включая сейсморазведку, в том числе 2В и 30, векторную, системы навигации персональные, носимые и для малых автономно действующих аппаратов, системы мониторинга состояния зданий и сооружений, виброконтроль. От существующих устройств датчики нового типа будут отличаться малыми габаритами, малым энергопотреблением, более низкими собственными шумами и широким динамическим диапазоном. Одновременно использование высокотехнологичных микроэлектронных технологий обеспечит невысокую себестоимость изделий в массовом производстве.
Литература
1. Агафонов В.М., Криштпоп В.Г. // Микросистемная техника. 2Ш4. № 9. С 4G—45.
2. Agafonov V.M., Krishtop V.G. // Russian Journal of Electrochemistry. V. 40. № 5. 2004. P. 537—543
3. Козлов B.A., Терентьев Д.А. // Электрохимия, 2002. Т. 38. С. 1104.
4. Козлов В.А., Сафонов М.В. // Электрохимия. Т. 40. № 4. 2004. С. 460-462.
5. Захаров КС, Козлов В.А., Сафонов М.В. // Известия вузов. Электроника. 2003. № 2. С. 40—45.
Источник: Сборник тезисов докладов участников Второго международного конкурса научных работ молодых ученых в области нанотехнологий.
