Aktiver Hybridmikroresonator mit reduzierter Dämpfung für die Sensorik in viskoser Umgebung

有源混合微谐振器，可减少粘性环境中传感器的衰减

• 批准号: 181050037
• 负责人: Privatdozent Dr.-Ing. Volker Cimalla
• 金额: --
• 依托单位: Fraunhofer-Institut für Angewandte Festkörperphysik (IAF)
• 依托单位国家: 德国
• 项目类别: Research Grants
• 财政年份: 2010
• 资助国家: 德国
• 起止时间: 2009-12-31 至 2014-12-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://gepris.dfg.de/gepris/projekt/181050037?language=en
• 关键词: Aktiver; Hybridmikroresonator; mit; reduzierter; mpfung

Durch ein neuartiges Design eines sehr kompakten, elektrisch aktiven Hybrid-Mikroresonators auf Basis einer piezoelektrischen AlN-Membran mit integrierter Siliziumsäule ist es erstmals möglich, Mikroresonatoren in Flüssigkeiten mit einem Gütefaktor von ca. 1.000 (Resonatoren in der Literatur < 10) zu betreiben und diese für die mikrofluidische Sensorik einzusetzen. Kernstück ist eine schwingende Säule, bei der nicht der komplette Resonator sondern Design-bedingt nur seine sehr kleine Kopffläche in Immersion gebracht wird. Es soll experimentell und theoretisch überprüft werden, ob damit eine erhöhte Messempfindlichkeit in Flüssigkeiten erzielt werden kann. Die piezoelektrische Membran fungiert gleichzeitig als Aktor und/oder Sensor. Dies ermöglicht es erstmals, Referenzsonden auf dem gleichen Chip mit geringem Aufwand parallel zu betreiben, um Drift-Effekte (Temperaturvariation, Druck, Alterung, etc.) zu identifizieren und eine parallel Analytik aufzubauen. Das neue Design erlaubt eine sehr präzise Herstellung bei geringem technologischem Aufwand. Dieser Hybridresonator wird für die Untersuchung fluiddynamischer Eigenschaften (Viskosität, hydrodynamisches Dämpfung) und den Nachweis kleinster Massen in Gasen (nahezu nicht-viskos) und Flüssigkeiten (viskose Medien) eingesetzt, wobei zusätzlich der Einfluss der Benetzungseigenschaften untersucht werden soll. Das über das Projekt hinausgehende Ziel ist die Etablierung als biologisch empfindlicher, sehr kompakter Resonator in mikrofluidischen Systemen.

在一个集成硅材料的压电AlN膜的基础上进行混合微谐振器的设计是一个非常复杂的、电气上活跃的设计，微谐振器在设计中使用了一个Gütefaktor。1.000（Resonatoren in der Literatur < 10）zu betreiben und diese für die mikrofluoresce che Sensorik einzusetzen. Kernstück ist eine schwingshuleSäule，bei der nicht der komplette Resonator sondern Design-bedingt努尔seine sehr kleine Kopffläche in Immersion gebracht wird.只有通过实验和理论研究才能得到韦尔登，才能得到韦尔登中的一个非常重要的信息。压电薄膜可用作传感器和/或执行器。Dies ermöglicht es erstmals，Referenzsonden auf dem gleichen Chip mit geringem Aufwand parallel zu betreiben，um Drift-Effekte（Temperaturvariation，Druck，Alterung，etc.）以识别和并行分析。新的设计在技术上非常先进。这种混合谐振器将用于研究流体动力学特征（Viskosität，Hydrodynamisches Dämpfung）和气体中的小质量（nahezu nicht-viskos）和流体（viskose Medien）特征，这将使本征特征的影响韦尔登。该项目是生物学的一个重要组成部分，是微流体系统中的一个比较好的共振器。

项目成果

Semi-analytical modeling of a partially wetted resonant mass sensor operated in a low-loss localized eigenmode

在低损耗局部本征模式下运行的部分润湿谐振质量传感器的半解析建模

• DOI: 10.1063/1.4875875
• 发表时间: 2014
• 期刊: Journal of Applied Physics
• 影响因子: 3.2
• 作者: Ph. Peiker;E. Oesterschulze
• 通讯作者: E. Oesterschulze

Improving the quality factor of cantilevers in viscous fluids by the adaptation of their interface

通过调整界面来提高粘性流体中悬臂梁的品质因数

• DOI: 10.1063/1.3694264
• 发表时间: 2012
• 期刊: Applied Physics Letters
• 影响因子: 4
• 作者: J. Linden;E. Oesterschulze
• 通讯作者: E. Oesterschulze

Corrugated piezoelectric membranes for energy harvesting from aperiodic vibrations

用于非周期振动能量收集的波纹压电膜

• DOI: 10.1016/j.sna.2013.02.001
• 发表时间: 2013
• 期刊: Sensors and Actuators A-physical
• 影响因子: 4.6
• 作者: N. Heidrich;F. Knöbber;V. Polyakov;V. Cimalla;W. Pletschen;R.E. Sah;L. Kirste;S. Leopold;S. Hampl;O. Ambacher;V. Lebedev
• 通讯作者: V. Lebedev

Nano-diamond based spheres for radio frequency electromechanical resonators

• DOI: 10.1088/0960-1317/24/4/045015
• 发表时间: 2014-04
• 期刊: Journal of Micromechanics and Microengineering
• 影响因子: 2.3
• 作者: V. Lebedev;D. Iankov;N. Heidrich;V. Zuerbig;C. Wild;V. Cimalla;O. Ambacher

Electrostatically coupled vibration modes in unimorph complementary microcantilevers

• DOI: 10.1063/1.3697647
• 发表时间: 2012-03
• 期刊: Applied Physics Letters
• 影响因子: 4
• 作者: V. Lebedev;N. Heidrich;F. Knoebber;R. E. Sah;W. Pletschen;B. Raynor;V. Polyakov;V. Cimalla;O. Ambacher