ساخت آشکارساز ماده بیولوژیکی با روش تشدیگر صوتی حجمی با استفاده از تکنولوژی سیستم‌های میکروالکترومکانیکی

نویسندگان

1 دانشگاه مالک اشتر-کارشناسی ارشد مهندسی برق الکترونیک

2 مرکز میکروالکترونیک دانشگاه مالک اشتر،کارشناسی ارشد

3 مرکز میکروالکترونیک دانشگاه مالک اشتر،کارشناسی ارشد برق

4 دانشگاه مالک اشتر،استادیار دانشکده برق و الکترونیک، دکتری الکترونیک

چکیده

در این مقاله ساخت آشکارساز مواد بیولوژیکی بر پایه فن‌آوری سیستم‌های میکروالکترومکانیکی (MEMS )که با تکنیک تشدیدگر صوتی حجمی (FBAR) عمل می‌کند، ارائه شده است. حسگر ساخته شده از یک غشای نازک اکسید‌سیلیکون تشکیل شده است که بر روی آن یک لایه نازک پیزوالکتریک بین دو الکترود طلایی ساندویچ شده است. برای جذب و شناسایی ماده بیولوژیکی مورد نظر، یک لایه آنتی بادی بر پشت حسگر تثبیت می-شود که به ماده بیولوژیکی هدف حساس می‌باشد. عملیات شناسایی از طریق سنجش جرمی صورت می‌گیرد. هنگامی که ماده بیولوژیکی خاص بر روی حسگر قرار می‌گیرد، به لایه آنتی‌بادی متصل شده و سبب افزایش جرم حسگر و تغییر در فرکانس تشدید آن می‌شود. تعدادی از فرآیندهای استاندارد مدار مجتمع هم‌چون تبخیر پرتوالکترونی طلا، اسپاترینگ مغناطیسی اکسید‌روی، سونش مرطوب و فوتولیتوگرافی به کارگرفته‌شده‌اند تا فرآیندی ساده را برای ساخت این آشکارساز شکل دهند. برای ایجادغشای نازک در پشت حسگر از روش مرسوم میکروماشین‌کاری حجمی استفاده شده است. همچنین به منظور تست حسگر، ابزار آزمایشگاهی مخصوصی نیز طراحی و ساخته شده است. با تثبیت لایه آنتی‌ TNT بر پشت حسگر، این حسگر به ماده بیولوژیکی TNT حساس می‌شود. نتایج تست نشان می‌دهد که میکروحسگرساخته شده دارای حساسیت بالا نسبت به TNT، گزینش‌گری بالا و تکرارپذیری خوبی می‌باشد.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Fabrication of biological material detector with FBAR-based sensor using MEMS technology

نویسندگان [English]

  • ملیحه شریفی 1
  • fateme samaeifar 2
  • zeinab allahverdi 3
  • ali reza erfaniyan 4
چکیده [English]

In this paper, Fabrication of Biological material detector, which detects using film bulk acoustic resonator (FBAR) technique, based on MEMS technology is introduced. Fabricated sensor consists of a thin oxide silicone membrane on which a piezoelectric layer is sandwiched between two gold electrodes. To detect specific Biological material, antibodies which are sensitive to goal Biological material were immobilized on the backside of FBAR sensor. Biological material detection is done through the mass sensing. When the specific Biological material is exposed to the sensor, it binds to the antibody on the sensor, causing a shift in the resonant frequency of the FBAR sensor. Some integrated circuit processes such as E-beam evaporation of Au, RF magnetron Sputtering of ZnO, wet etching process, and photolithography process are used to fabricate this detector. For fabrication of thin membrane, bulk micromachining method is used. In addition, to test the fabricated sensor, a new set up is designed and fabricated. With coating of anti-TNT layer on the backside of the fabricated sensor, it gets sensitive to TNT.

کلیدواژه‌ها [English]

  • microelectromechanical systems
  • Piezoelectric
  • film bulk acoustic resonator
  • bulk micromachining