| 학회 |
한국재료학회 |
| 학술대회 |
2004년 가을 (11/05 ~ 11/05, 인하대학교) |
| 권호 |
10권 2호 |
| 발표분야 |
Sensor |
| 제목 |
압전 마이크로 브리지 질량 센서의 제작 및 특성 |
| 초록 |
최근 생명 공학 및 환경 분야 등 다양한 분야에 응용하기 위한 초미세 화학 센서 시스템의 개발에 관한 연구가 세계적으로 활발하게 진행되고 있다. 이러한 화학센서의 개발에 있어서 감지 대상물질이 센서의 감지부에 흡착 되었을 때 발생하는 물리적 변화를 정밀하게 감지하는 기술은 센서의 핵심 기술 중 하나이다. 본 연구에서는 센서 시스템의 감지부로 응용하기 위해 극미량의 감지 대상 물질들의 다양한 흡·탈착 과정에 보다 민감한 응답 특성이 기대되는 소자로서 압전 방식의 마이크로 브리지 트랜스듀서를 설계 및 제작하였다. 마이크로 브리지 트랜스듀서의 제작에는 미세전자기계소자 제작기술 (MEMS)이 사용되었으며 압전 재료인 PZT 구동층 캐패시터가 탄성층인 SiNx 위에 형성되어있는 구조를 가지고 있다. 마이크로 브리지 트랜스듀서 질량 감지 소자는 그 작동 원리에 있어서 소자 표면에의 질량 증가에 의해 소자가 가지는 공진주파수가 변화하는 점을 이용하며, 소자의 공진주파수 및 감지 대상물질의 농도에 따른 주파수 변화를 측정하기 위해 복소 임피던스와 같은 소자로부터의 전기적 신호를 이용할 수 있다. 약 300μm 길이의 마이크로 브리지 트랜스듀서는 260 kHz 범위의 기본 공진주파수를 나타내었다. 마이크로 브리지 트랜스듀서의 질량에 대한 감도를 측정하기 위해 소자의 배면에 금속 박막을 단계적으로 증착하여 인위적인 질량 증가를 유도하였다. 소자 표면의 질량이 증가함에 따라 소자의 공진주파수는 감소하였으며, 이로부터 약 100 Hz/ng 의 감도를 나타내었다. 또한 기본 공진주파수보다 높은 주파수 대역의 고조파를 이용한 경우 400 Hz/ng 이상의 높은 감도를 얻을 수 있었다. 본 연구에서 제작한 마이크로 브리지 트랜스듀서는 그 표면에 필요한 감지 물질을 형성함으로써 생물, 환경 등 거의 모든 분야에서 센서로 적용할 수 있다. |
| 저자 |
신상훈1, 권호준1, 박준식2, 박효덕2, 이내응1, 이재찬1
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| 소속 |
1성균관대, 2전자부품(연) |
| 키워드 |
micro-bridge; PZT; resonant frequency; mass sensor
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