Интерферометрический МЭМС датчик с чувствительностью 1 мкН/м

Микроэлектромеханические (МЭМС) датчики обычно имеют низкую чувствительность. Эта проблема заставила исследователей из японского технологического университета Тоёхаси разработать биодатчик, чувствительность которого в 100 раз выше, чем у традиционных компонентов.

Традиционные датчики, используемые в медицине, обнаруживают молекулы, считывая отклонение МЭМС кантилевера, вызванное молекулярной адсорбцией. Слабое линейное воздействие от механического отклонения кантилевера, вероятно, является причиной низкой чувствительности таких датчиков.

Чтобы решить данную задачу исследователи применили интерферометр Фабри-Перо. Элемент был интегрирован в фотодиод для нелинейного изменения оптической проницаемости, что привело к повышению чувствительности.

Группа исследователей под руководством Казухиро Такахаши рассчитала теоретический порог чувствительности механического воздействия. Полученная величина в 1 мкН/м на 2 порядка лучше, чем у традиционных МЭМС датчиков.

Датчик был произведён с использованием 4-дюймовой полупроводниковой пластины p-типа. Фотодиод был интегрирован в полупроводниковую подложку при помощи имплантации ионным пучком фосфора. Для формирования мембраны осуществлялось изотропное травление поликремнием. На мембрану был нанесён слой аминометилового парилена для фиксации биомолекул за счёт электростатической связи.

Интерферометрический МЭМС датчик Фабри-Перо позволяет использовать платформу для универсального биохимического считывания без использования изотопных меток.