Mikro elektro-mekanik sistemler: Revizyonlar arasındaki fark

Silikon işlenebilirliği sayesinde aygıt boyutlarının daha küçük değerlere indirilmesinde de önemli bir rol oynamıştır. Aygıtları küçültmek ise aygıt performansını arttırmış, birim aygıt fiyatını düşürmüş ve güç tüketiminin azalmasına neden olmuştur. Aygıt boyutları küçültülürken pek çok yeni üretim metodu da geliştirilmiştir ([[Molekül Demeti ile Kaplama]],[[Metal Organik Kimyasal Buharlaştırma Metodu]]). Bu gelişmeler neticesinde ise mikron boyutlarında fonksiyonel mekanik aygıtlar yapılması ve bu aygıtların elektronik olarak kontrol edilmesi mümkün hale gelmiştir<ref>M. Mehregany and S. Roy, Introduction to MEMS, 2000, Microengineering Aerospace Systems, El Segundo, CA, Aerospace Press, AIAA, Inc. , (1999)</ref>.

 

=== Kaplama (Deposition) ===

MEMS teknolojisinde yer alan ilk üretim aşaması ince film kaplamasıdır. Bu filmlerin ince tabakalar halinde oluşturulması için kullanılan standard metotlar [[Kimyasal Buhar ile Kaplama]] ([[CVD]]),

Fiziksel Buhar ile Kaplama ([[PVD]]) olarak sınıflandırılabilir. Bu metotların tercihi elde edilecek aygıtın yapısı, kullanılacak malzeme ve diğer aşamalarda kullanıcak metotlar ile doğrudan ilişkilidir. Fiziksel buhar ile kaplama metotları : [[Isı ile Buharlaştırma]], [[Saçınım ile kaplama]], [[Elektron demeti ile kaplama]], [[Kathodik Ark ile kaplama]], [[Lazer ile kaplama]], [[Molekül Demeti ile Kaplama]], [[Oksidasyon]]. Kimyasal buhar ile kaplama metotları : [[Düşük sıcaklıkta Kimyasal Buhar ile Kaplama]], [[Yüksek sıcaklıkta Kimyasal Buhar ile Kaplama]], [[Düşük basınç altında Kimyasal Buhar ile Kaplama]], [[Plazma destekli Kimyasal Buhar ile Kaplama]], [[Lazer destekli Kimyasal Buhar ile Kaplama]], [[Metal organik Kimyasal Buhar ile Kaplama]].

 

==== Işınım ile şablon oluşturma ====

Işınım ile şablon oluşturma kavramı, belli bir desenin ışığa duyarlı malzeme üzerine, ışınım ile seçilimli olarak aktarılmasını kasteder. Işığa duyarlı malzemelerin fiziksel özellikleri, ışınım etkisi altında değişir. Eğer bir ışığa duyarlı malzeme, maskeleme gibi bir yöntemle seçilimli olarak ışınıma maruz kalırsa, ışınıma maruz kalan ve kalmayan bölgeler arasındaki fiziksel özellikler farklılık gösterir.

Işınıma maruz kalan bölge daha sonra uzaklaştırılabilir veya üzerine çeşitli işlemler yapılabilir.

 

 

Elektron demeti ile taranarak çok daha dar ve küçük bölgelerin şablonu oluşturulabilir. İyon demetleri ile litografi yapılması ise daha derin yapıların şablonunun tanımlanmasına olanak sağlar<ref>K. S. Chen, K. I. Lin, H. F. Ko, “Fabrication of 3D polymer microstructures using electron beam lithography and nanoimprinting technologies”, Journal of Micromechanics and Microengineering, 15, 1894-1903, (2005)</ref>. İyon demetlerinin taradığı alan elektron demetinden çok daha büyüktür. Yumuşak kalıplar kullanılarak yapılan şablon oluşturma metodu kolay uygulanabilirliği ve tekrarlanabilirliği açısından çok tercih edilen bir metottur. Fakat bu metot ile yapı çok kolay bozulabildiğinden uygulanırken dikkatli olunması gerekmektedir. X-ray ile şablon oluşturma metodu küçük ölçekli yapıların şablonları için kullanılan metotlardan birisidir. Bu metodun kullanımı optik metotların dalga boyu limitini aşması ile popülerliğini yitirmiştir<ref>I. Z. Nikolay, What diffraction limit?, Nature Materials 7, 420 - 422 (2008)</ref>. Tarama sondası litografisi yakın zaman içinde MEMS alanında pek çok uygulama bulmuştur. Tek elektron ile çalışan transistorlerin şablonları bu metot ile hazırlanmıştır<ref>Matsumoto K, Ishii M, Segawa K and Oka Y,Room temperature operation of a single electron transistor made by the scanning tunneling microscope nanooxidation process for the TiOx/Ti system, Applied Physics Letters.68,34.(1996)</ref>.

 

MEMS yapıların oluşumunda gerçekleşen son aşama materyale aktarılan şablon uyarınca yüzeyin şekillendirilmesidir. Bu işlemin gerçekleşebilmesi için malzemelerin bir kısmının bilinçli biçimde ortadan kaldırılması gereklidir. Malzemeleri ortadan kaldırmak için standard olarak uygulanan iki metot bulunmaktadır. Bu metotlardan ilki şablonu çıkarılmış yapıda bulunan şablon dışı malzemenin bir sıvı içerisinde çözülerek veya kimyasal reaksiyona sokularak ortadan kaldırılmasıdır ([[Wet Etching]]). Reaktif iyonlar ile malzeme kaldırılması ise başka bir yüzey işleme metodudur. Bu metot şablon üzerinde kalan veya şablonunun dışarısında kalan bölgeleri (Bu durum şablonu oluşturan maskenin negatif veya pozitif olması ile değişim gösterir) reaktif iyonlar ile tarayarak şablon uyarınca malzemeye şekil verir. Bu metodun dezavantajı ise yüksek enerjili iyonların yüzeye zarar vermesi veya yük birikimine neden olmasıdır. Reaktif iyon metodunun gelişmiş bir versiyonu ise derin reaktif iyon metodudur. Bu metot izotropik ve anizotropik iki iyon ile malzeme kaldırma metodunun bir kombinasyonudur. Bu metot ile malzeme çok daha derin ve düzgün bir profil ile işlenebilir.<ref>Madou, M. (1997)Fundamentals of Microfabrication, CRC Press, Boca Raton, FL.</ref>.

Bazı malzemelerin piezoelektrik özelliklerine dayaranak tasarlanan MEMS'ler mürekkepli yazıcıların mürekkep püskürtme işlemini kontrol etmek amacı ile kullanılmaktadır. Voltaj farkı uygulandığı zaman piezoelektrik malzemelerin boyutları değişmekte ve bu şekil değişimi ile mürekkebin akışı kontrol edilmektedir.

 

Hava yastıkları arabanın yavaşlama hızına bağlı olarak çalışmaya başlarlar. Yavaşlama hızı, ivme ölçerler ile tayin edilir. Hava yastıklarında kullanılan sensörler MEMS ivme ölçerleridir. Bu MEMS ivme ölçerleri, ani hareket değişimleri sırasında kapasitansta gerçekleşen değişim ile algılarlar ve sinyal oluşturarak hava yastığının çalışmasını sağlarlar.

MEMS öncesinde kullanılan, civa anahtarı olarak bilinen sistemler kullanılan hava yastıklarının çalışması sırasında sorunlar yaşanmaktaydı. Bu sebepten dolayı günümüzde kullanılan hava yastıklarının tamamında MEMS temelli sensörler kullanılmaktadır.

 

Bolometreler ışınımı (elektromagnetik radrasyonu) ölçmek için kullanılan cihazlardır. Yalıtkan kaplama yapılmış bir emici bağlantı ile sabit sıcaklıklı bir ısı deposuna bağlı algılayıcılardır. Işınım ölçerlerin emdikleri radrasyon sebebi ile sıcaklıkları değişir, bu sıcaklık değişimi ile ışınımdaki değişim algılanır.

Mikrobolometreler termal kameralarda kullanılmaktadır. 160x120 den 1024x768 e kadar çeşitli çözünürlükleri üretilen bolometre gridleri sıcaklık dağılımına göre grafik oluşturmada kullanılmakta<ref>W. B. Song, J. J. Talghader. “Design and characterization of adaptive microbolometers”, Journal of Micromechanics and Microengineering, 16, 1073-1079, (2006)</ref>.

* http://www.microsystems.metu.edu.tr/

 

{{kaynakça}}