از آنجایی که وسایل نیمه‌هادی هر روز کوچک‌تر شده و کاربردهای بیشتری برای میکرو/ نانو وسایل پیدا می‌شود، اندازه‌گیری پارامترهای فیزیکی در ابعاد میکرون یا نانو یک نیاز ضروری است. دما یکی از پارامترهای فیزیکی اصلی است که برای به دست آوردن سایر پارامترهای ترمودینامیکی مثل گرما، انرژی یا ظرفیت گرمایی ویژه، اندازه‌گیری آن لازم است.
معرفی پتنت_ساخت نانوحسگر دمایی و نانوگرم‌کننده
|
عنوان انگلیسی: Fabrication of nano-scale temperature sensors and heaters شماره پتنت: ۷,۰۰۹,۴۸۷ نام پدیدآورندگان: Dan Zhou; Fred Stevie Lee Chow; تاریخ ثبت: March 7, 2006 |
|
از آنجایی که وسایل نیمه‌هادی هر روز کوچک‌تر شده و کاربردهای بیشتری برای میکرو/ نانو وسایل پیدا می‌شود، اندازه‌گیری پارامترهای فیزیکی در ابعاد میکرون یا نانو یک نیاز ضروری است. دما یکی از پارامترهای فیزیکی اصلی است که برای به دست آوردن سایر پارامترهای ترمودینامیکی مثل گرما، انرژی یا ظرفیت گرمایی ویژه، اندازه‌گیری آن لازم است. در حال حاضر دما را می‌توان با استفاده از ترموکوپل، دیود نیمه‌هادی، مقاومت فلزی، مقاومت گرمایی، دماسنج فروسرخ، دماسنج میدان نزدیک و سایر روش‌ها اندازه‌گیری کرد. هر روشی مزایا و معایب خاص خودش را دارد؛ برای مثال، ترموکوپل طراحی بسیار ساده داشته و ارزان است، در حالی که دیود نیمه‌هادی برای دماهای بالا مناسب نیست و در اندازه‌گیری دماهای زیر صفر استفاده می‌شود. قدرت تفکیک فضایی بسیاری از روش‌های بالا، حدود ده میکرومتر است، به‌غیر از دماسنج میدان نزدیک که می‌تواند حدود ۵۰ نانومتر باشد. دماسنج میدان نزدیک شامل ابزارهای نوری پیچیده و کارکردن با آن مشکل است. تلاش‌های متعددی برای بهبود قدرت تفکیک فضایی اندازه‌گیری دما به‌وسیله ترکیب میکروسکوپ تونل‌زنی روبشی (STM) یا میکروسکوپ نیروی اتمی (AFM) با یک نوک ترموکوپل یا مقاومت گرمایی انجام شده‌است ( شماره پتنت های ۵۵۸۱۰۸۳ و ۵۸۳۸۰۰۵) این اختراع سه هدف را دنبال می‌کند: ۱ – ایجاد روشی برای تولید یک حسگر با ابعاد زیر میکرون یا نانو ۲ – ایجاد روشی برای تولید یک حسگر دمایی با حساسیت بالا ۳ – ایجاد روشی برای تولید یک گرم‌کننده در مقیاس نانو تولید نانوحسگر در این اختراع شامل مراحل زیر است: رسوب دهی نانونوار فلزی ابتدایی از تنگستن، روی یک زیرلایه عایق الکتریکی با استفاده از فرایند رسوبدهی پرتو متمرکز (FIB) و پس از آن رسوبدهی نانونوار فلزی بعدی از پلاتین، روی همان زیرلایه با استفاده از فرایند FIB و در حالت هم‌پوشانی ناقص، روی فلز ابتدایی برای ایجاد یک اتصال حسگری. ضخامت (قطر) هر یک از نانونوارهای فلزی اولیه و ثانویه می‌توان حدود ۵۰ نانومتر باشد. مزیت این اختراع در کنترل دقیق ابعاد نانومتری حسگر به وسیله فرایند رسوب‌نشانی FIB است که می‌تواند به اندازه ده نانومتر باشد؛ این مسئله ما را قادر می‌سازد تا بتوانیم دمای نمونه‌هایی که اختلاف ابعاد آنها حدود نانومتر یا زیرمیکرون است را اندازه‌گیری کنیم. این اختراع قابل استفاده در صنایع میکروالکترونیک و صنایع فناوری‌نانو است، همچنین امکان قرار دادن نانوحسگر در هر جای نمونه وجود دارد و می‌توان از آن در کاربردهای پزشکی مثلاً اندازه‌گیری دمای یک سلول منفرد استفاده کرد. |
