CMOS Cantilever Sensor Systems: Atomic Force Microscopy and Gas Sensing Applications

این کتاب استفاده از فرآیندهای CMOS صنعتی را برای تولید آرایه‌هایی از مبدل‌های کنسول نانومکانیکی با مدارهای هدایت روی تراشه و تنظیم سیگنال معرفی می‌کند. این کنسول‌ها با میکروسکوپ کاوشگر روبشی (SPM) آشنا هستند و امکان تشخیص حساس مقادیر فیزیکی مانند نیروها و تغییرات جرم را فراهم می‌کنند. این کتاب به سه بخش تقسیم شده است. ابتدا جنبه های ساخت و مکانیسم های تشدید کننده های کنسول معرفی می شوند. از مکانیسم‌های محرک و سنجش احتمالی، تحریک الکتروترمال و مغناطیسی و همچنین تشخیص پیزومقاومت و استفاده از ترانزیستورهای MOS برای تشخیص انحراف معرفی شده‌اند. دو مثال کاربردی دنبال می‌شود: استفاده از کنسول‌های رزونانس برای تشخیص حساس به جرم ترکیبات آلی فرار، و آرایه‌های حسگر نیرو برای میکروسکوپ نیروی اتمی روبشی موازی (AFM) مناطق بزرگ.

This book introduces the use of industrial CMOS processes to produce arrays of nanomechanical cantilever transducers with on-chip driving and signal conditioning circuitry. These cantilevers are familiar from Scanning Probe Microscopy (SPM) and allow the sensitive detection of physical quantities such as forces and mass changes. The book is divided into three parts. First fabrication aspects and the mechanisms of cantilever resonators are introduced. Of the possible driving and sensing mechanisms, electrothermal and magnetic excitation, as well as piezoresistive detection and the use of MOS transistors for the deflection detection are introduced. This is followed by two application examples: The use of resonant cantilevers for the mass-sensitive detection of volatile organic compounds, and force sensor arrays for parallel Scanning Atomic Force Microscopy (AFM) of large areas.