Резонансные свойства трехслойных металлических кантилеверов наноразмерной толщины тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.27.01, кандидат наук Уваров, Илья Владимирович

• Уваров, Илья Владимирович
• кандидат наук
• 2013

Оглавление диссертации кандидат наук Уваров, Илья Владимирович

ОГЛАВЛЕНИЕ

ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1 КАНТИЛЕВЕРЫ В СОВРЕМЕННЫХ МЭМС/НЭМС

1.1 Кантилевер как подвижный элемент переключателя

1.2 Кантилевер как чувствительный элемент сенсора

1.3 Методы регистрации изгиба кантилевера

1.4 Современные кантилеверы: материалы, технология изготовления, свойства

ГЛАВА 2 ИЗГОТОВЛЕНИЕ КАНТИЛЕВЕРОВ И МЕТОДЫ

ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ

2.1 Процедура изготовления кантилеверов

2.2 Методы исследования особенностей конструкции, морфологии поверхности и элементного состава материала кантилеверов

2.2.1 Сканирующая электронная микроскопия

2.2.2 Ренгеновский энергодисперсионный микроанализ

2.2.3 Сканирующая туннельная микроскопия

2.3 Измерение резонансных характеристик кантилеверов

2.4 Выводы Главы 2

ГЛАВА 3 ОСОБЕННОСТИ ИЗГОТОВЛЕНИЯ, КОНСТРУКТИВНЫЕ ОСОБЕННОСТИ И МОРФОЛОГИЯ ПОВЕРХНОСТИ КАНТИЛЕВЕРОВ

3.1 Изготовление кантилеверов Cr/AI/Cr

3.2 Изготовление кантилеверов Ti/Al/Ti

3.3 Назначение трехслойной структуры кантилеверов

3.4. Особенности конструкции кантилеверов

3.5 Морфология поверхности кантилеверов

3.6 Выводы Главы 3

ГЛАВА 4 МАТЕМАТИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ КАНТИЛЕВЕРА

4.1 Уравнение движения кантилевера

4.2 Электростатический метод возбуждения колебаний

4.3 Собственные частоты трехслойного кантилевера

4.4 Потери энергии в кантилеверах

4.4.1 Воздушное демпфирование

4.4.2 Передача энергии колебаний кантилевера опорной площадке

4.4.3 Термоупругое демпфирование

4.4.4 Потери энергии на дефектах в объеме и поверхностном слое кантилевера

4.5 Выводы Главы 4

ГЛАВА 5 РЕЗУЛЬТАТЫ ИЗМЕРЕНИЙ РЕЗОНАНСНЫХ ХАРАКТЕРИСТИК КАНТИЛЕВЕРОВ И ИХ АНАЛИЗ

5.1 Зависимость резонансных характеристик кантилеверов от давления воздуха

5.2 Результаты измерений резонансной частоты кантилеверов

5.3 Сравнение экспериментальных значений резонансной частоты

с результатами расчетов

5.4 Результаты измерений добротности кантилеверов

5.5 Анализ добротности кантилеверов

5.6 Выводы Главы 5

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Резонансные свойства трехслойных металлических кантилеверов наноразмерной толщины»

ВВЕДЕНИЕ

Кантилевер - балка, один конец которой закреплен - является одним из основных подвижных элементов микро- и наноэлектромеханических систем (МЭМС и НЭМС). Широкий класс МЭМС/НЭМС составляют переключатели (ключи), среди которых наибольшее распространение получили устройства с электростатическим механизмом срабатывания. В таких переключателях между кантилевером и управляющим электродом прикладывается напряжение, под действием электростатической силы кантилевер притягивается к управляющему электроду и при некотором значении напряжения, называемом напряжением срабатывания, соприкасается с контактным электродом, замыкая переключатель. Достоинства МЭМС/НЭМС-юпочей электростатического типа (малые габариты, низкое энергопотребление и высокое отношение импеданса в замкнутом и разомкнутом состоянии) позволяют рассматривать их как возможную альтернативу традиционным полупроводниковым логическим элементам или как дополнение к ним [1]. Одним из недостатков является высокое напряжение срабатывания. Современной тенденцией является переход от микро- к нанопереключателям с созданием их на основе наноразмерных кантилеверов. Целью такого подхода является уменьшение габаритов переключателя, снижение напряжения срабатывания и увеличение скорости переключения. Однако напряжение срабатывания современных переключателей составляет несколько вольт и более и не позволяет широко использовать их в современных электронных схемах, обладающих низким энергопотреблением. Поэтому разработка МЭМС/НЭМС-переключателей с низким напряжением срабатывания является актуальной задачей.

Один из наиболее эффективных методов снижения напряжения срабатывания переключателя заключается в уменьшении упругости кантилевера. Для изготовления кантилевера, обладающего малой упругостью, целесообразно применять материалы с относительно малым модулем Юнга, к которым относятся металлы (А1, Аи и др.) и полимеры (8и-8, полистирол). Однако для получения сверхмалых значений упругости необходимо уменьшать толщину кантилевера до наноразмерной величины, сохраняя длину на микронном уровне, т.е. увеличивать отношение длины к толщине. Для изготовления нанокантилеверов со сверхвысоким отношением длины к толщине (более 100) полимеры малоприменимы. Кроме того, кантилевер должен быть проводящим, поэтому для изготовления кантилевера МЭМС/НЭМС-переключателя целесообразно использовать металлы. Согласно литературным

данным, наименьшим значением упругости обладают кантилеверы, изготовленные из композита А1-Мо, имеющие толщину 20 нм и отношение длины к толщине, равное 400 [2].

Металл как материал кантилевера имеет ряд недостатков. Во-первых, для металлических пленок характерны остаточные напряжения, возникающие в процессе нанесения и приводящие к деформации кантилевера при освобождении. Проблема изгиба кантилевера под действием остаточных напряжений может быть решена подбором технологических условий нанесения металлической пленки, выбором состава пленки (например, использование металлических композитов), термическим отжигом и др. Во-вторых, металлические пленки имеют поликристаллическую структуру и высокую шероховатость поверхности. От размеров зерна и морфологии поверхности существенным образом могут зависеть упругие свойства наноразмерного кантилевера, шероховатость поверхности влияет на свойства контакта металл/металл в переключателях.

Несмотря на описанные недостатки, металлы являются одними из наиболее широко используемых и перспективных материалов в МЭМС/НЭМС-отрасли. Особенно актуальным является изготовление металлических кантилеверов, обладающих сверхвысоким отношением длины к толщине. Данные кантилеверы обладают высокой электропроводностью и малой упругостью, поэтому перспективны для создания переключателей электростатического типа с низким напряжением срабатывания.

Для описания кантилевера как подвижного элемента МЭМС/НЭМС используются его резонансные свойства - резонансные частоты и добротности. Резонансные свойства определяются не только геометрическими размерами и параметрами среды, но также могут зависеть от неидеальности конструкции и морфологии поверхности кантилевера. Поэтому целью работы являлось комплексное исследование свойств металлических кантилеверов наноразмерной толщины, обладающих сверхвысоким отношением длины к толщине. Для достижения поставленной цели требовалось решить следующие задачи:

1. Отработать технологию изготовления металлических кантилеверов наноразмерной толщины, обладающих сверхвысоким отношением длины к толщине (> 100).

2. Исследовать особенности конструкции кантилеверов, обусловленные технологией изготовления, изучить морфологию поверхности кантилеверов.

3. Отработать методику измерения резонансных характеристик кантилеверов.

4. Исследовать резонансные свойства кантилеверов и выявить закономерности, их определяющие.

Научная новизна работы

1. Впервые предложено использование симметричной трехслойной структуры кантилевера для избежания изгиба под действием остаточных напряжений. Внешние слои,

материал которых обладает более высоким модулем Юнга, чем материал внутреннего слоя, служат для компенсации градиента остаточных напряжений, возникающего во внутреннем слое кантилевера при нанесении. Эффективность использования трехслойной структуры подтверждена результатами изготовления кантилеверов Сг/А1/Сг и Ti/Al/Ti с соотношением толщин слоев 1/6/1.

2. При использовании трехслойсной структуры впервые изготовлены металлические кантилеверы наноразмерной толщины, обладающие рекордно высоким отношением длины к толщине 1500.

3. Впервые экспериментально получены зависимости резонансных характеристик металлических кантилеверов наноразмерной толщины, обладающих сверхвысоким отношением длины к толщине, от геометрических размеров. Установлено, что резонансная частота кантилеверов Сг/А1/Сг и Ti/Al/Ti с высокой степенью точности описывается теорией балки Бернулли-Эйлера при значениях модуля Юнга и плотности объемного материала. Добротность кантилеверов определяется потерями энергии на дефектах поверхностного слоя.

Практическая значимость работы

Отработана технология изготовления металлических кантилеверов с широким диапазоном геометрических размеров, в т.ч. обладающих отношением длины к толщине более 1000, позволяющая приступить к созданию устройств на основе данных кантилеверов.

Отработана методика измерения резонансных характеристик кантилеверов при различных давлениях воздуха. Собран измерительный стенд, регистрирующий изгиб кантилевера методом «светового рычага» и позволяющий использовать различные методы возбуждения колебаний. Методика применима для исследования динамических характеристик различных чувствительных элементов МЭМС/НЭМС.

Положения, выносимые на защиту

1. Использование симметричной трехслойной структуры кантилевера позволяет исключать изгиб под действием остаточных напряжений и с высокой степенью повторяемости изготавливать прямые металлические кантилеверы без применения специальных методик нанесения металлических пленок.

2. В экспериментах по измерению резонансной частоты кантилеверов Сг/А1/Сг и Ti/Al/Ti толщиной от 40 до 120 нм размерных эффектов модуля Юнга и плотности материала не наблюдается. Резонансная частота кантилеверов с высокой степенью точности описывается теорией балки Бернулли-Эйлера при значениях модуля Юнга и плотности объемного материала.

3. Добротность металлических кантилеверов толщиной от 40 до 120 нм, обладающих сверхвысоким отношением длины к толщине, при отсутствии воздушного демпфирования определяется потерями энергии на дефектах в поверхностном слое кантилевера.

Достоверность результатов, полученных в данной работе, определяется применением современных экспериментальных методик, воспроизводимостью результатов, а также согласием экспериментальных данных с результатами математического моделирования.

Апробация результатов работы

Результаты диссертационной работы докладывались на следующих конференциях и конкурсах:

- международная молодежная научно-практическая конференция «Путь в науку», Ярославль, 2013;

- международная конференция «Микро- и наноэлектроника - 2012» (ICMNE-2012), Звенигород, 2012;

- II и I международные конференции по актуальным проблемам физики поверхности и наноструктур (ICMPSN-2012 и ICMPSN-2010), Ярославль, 2012 и 2010;

- III и II международные научно-технические конференции «Технологии микро- и наноэлектроники в микро- и наносистемной технике», Москва, Зеленоград, 2012 и 2011;

- XIII всероссийская выставка научно-технического творчества молодежи (НТТМ-2012), Москва, 2012 (получена премия «Победитель» по поддержке талантливой молодежи);

- IV внутривузовский конкурс инновационных проектов молодых ученых ЯрГУ по приоритетным направлениям науки и техники «Молодежь и наука», Ярославль, 2012 (получен грант Победителя);

- VIII Курчатовская молодежная научная школа, Москва, 2010.

Личный вклад автора

Общая постановка задачи осуществлялась научным руководителем автора Амировым И.И. В диссертации изложены результаты, полученные как лично автором, так и в сотрудничестве с Наумовым В.В. (магнетронное распыление и вакуумный термический отжиг), Королевой О.М. (фотолитография, жидкостное травление и др.), Постниковым A.B., Козиным И.А. (оптическая система измерительного стенда), Морозовым О.В., Изюмовым М.О. (вакуумная система стенда), Куприяновым А.Н. (автоматизация измерения резонансных характеристик), Селюковым Р.В. (СТМ-исследования). СЭМ-исследования, РМА и измерение резонансных характеристик, обработка и интерпретация полученных экспериментальных данных проводились соискателем самостоятельно. Наумовым В.В. и Зиминым С.П. была оказана помощь в планировании экспериментов и обсуждении результатов.

Работа выполнена с использованием оборудования Центра коллективного пользования научным оборудованием «Диагностика микро- и наноструктур» при финансовой поддержке Министерства образования и науки РФ.

Структура и объем работы

Диссертация состоит из введения, пяти глав, выводов и списка литературы и содержит 126 страниц, 65 рисунков, 13 таблиц, 81 формул. Список использованных источников включает 131 наименований.

Результаты диссертации опубликованы в работах:

1. Уваров, И.В. Особенности изготовления металлических кантилеверов наноразмерной толщины / И.В. Уваров, В.В. Наумов, И.И. Амиров // Нано- и микросистемная техника. - 2013.

— № 11. — С. 5-9.

2. Уваров, И.В. Резонансные свойства многослойных металлических нанокантилеверов / И.В. Уваров, В.В. Наумов, И.И. Амиров // Нано- и микросистемная техника. - 2013. - № 4. -С. 29-32.

3. Уваров, И.В. Исследование резонансных характеристик металлических микро- и нанобалок / И.В. Уваров, В.В. Наумов, М.К. Аминов, А.Н. Куприянов, И.И. Амиров // Нано- и микросистемная техника. - 2011. - № 12. - С. 45-48.

4. Уваров, И.В. Динамические характеристики чувствительного элемента акселерометра с повышенным фактором демпфирования / И.В. Уваров, О.В. Морозов, И.А. Козин, A.B. Постников, И.И. Амиров, В. А. Кальнов // Нано- и микро системная техника. - 2011. - № 12.

- С. 38-40.

5. UvarovI.V., NaumovV.V., AmirovI.I. Resonance properties of multilayer metallic nanocantilevers // Proceedings of SPIE. - 2012. - Vol. 8700. - 87000S-1. - 8 pp.

6. Уваров, И.В. Технология изготовления трехслойных металлических нанокантилеверов / И.В. Уваров, В.В. Наумов, И.И. Амиров // Вестник ЯрГУ. Серия Естественные и технические науки. - 2012. - № 4. - С. 2-9.

7. Уваров, И.В. Резонансные свойства многослойных металлических нанокантилеверов / И.В. Уваров, В.В. Наумов, И.И. Амиров // Вестник ЯрГУ. Серия Естественные и технические науки. - 2012. - № 2. - С. 32-39.

8. Уваров, И.В. Исследование резонансных характеристик металлических микро- и нанобалок / И.В. Уваров, И.И. Амиров, М.К. Аминов // Вестник ЯрГУ. Серия Естественные и технические науки. - 2011. - № 2. - С. 38-43.

9. Уваров, И.В. Исследование влияния давления воздуха на динамику чувствительного элемента микромеханических устройств / И.В. Уваров, И.А. Козин, И.И. Амиров // Вестник ЯрГУ. Серия Естественные и технические науки. - 2010. -№ 2. - С. 38-42.

10. Уваров, И.В. Изготовление и анализ подвижных элементов наноэлектромеханических переключателей / И.В. Уваров, В.В. Наумов // Путь в науку. Физика: Материалы международной молодежной научно-практической конференции. - Ярославль: ЯрГУ, 2013. -С. 23.

11. Уваров, И.В. Стенд для измерения динамических характеристик микро- и наномеханических устройств / И.В. Уваров // Сборник «Ярославский государственный университет имени П.Г. Демидова. Лучшие молодежные научно-исследовательские работы. 2012 год». - Ярославль: ЯрГУ, 2013. - С. 40-41.

12. Uvarov I.V., Naumov V.V., Amirov I.I. Resonance properties of multilayer metallic nanocantilevers // International Conference "Micro- and Nanoelectronics - 2012": Book of abstracts. -Moscow, Zvenigorod, 2012. - P. 03-30.

13. Uvarov I.V., Naumov V.V., Amirov I.I. Size effect in multilayer metallic nanocantilevers // II International conference on Modern problems in physics of surfaces and nanostructures: Book of abstracts. - Yaroslavl, 2012. - P. 120.

14. Postnikov A. V., Uvarov I.V., Amirov I.I. Characterization of electrostatically-actuated metal microbeams // International conference on Modern problems in physics of surfaces and nanostructures: Book of abstracts. - Yaroslavl, 2010. - P. 101-102.

15. Амиров, И.И. Исследование динамики чувствительного элемента микроэлектромеханических устройств / И.И. Амиров, И.А. Козин, А.В. Постников, И.В. Уваров // У1П Курчатовская молодежная научная школа: Сб. аннотаций работ. - Москва, 2010. - С. 16.

ГЛАВА 1 КАНТИЛЕВЕРЫ В СОВРЕМЕННЫХ МЭМС/НЭМС

1.1 Кантилевер как подвижный элемент переключателя

Важный класс МЭМС/НЭМС-устройств составляют переключатели. Микро- и наноэлектромеханические ключи сочетают в себе достоинства твердотельных ключей и электромеханических реле. Они обладают низким энергопотреблением и малыми габаритами. Подвижными механическими элементами МЭМС/НЭМС-переключателей являются кантилеверы, мосты (балки, закрепленные с двух концов), мембраны. Подвижный элемент деформируется при подаче управляющего сигнала и приходит в контакт с электродами переключателя, изменяя его состояние (вкл/выкл). Существуют два основных типа переключателей: резистивные - подвижный элемент образует с электродами соединение металл-металл для получения омического контакта, и емкостные - образуется контакт металл-диэлектрик-металл и изменяется емкость переключателя [3]. Первый МЭМС-переключатель был разработан в 1979 г. компанией IBM [4]. Это был переключатель резистивного типа, подвижным элементом которого являлась мембрана. Емкостной микропереключатель впервые был изготовлен в 1996 г. [5] также на основе мембраны. Независимо от типа контакта они имеют высокое отношение импеданса в разомкнутом и замкнутом состояниях, что является важным их достоинством и находит применение в антенных системах, спутниковых системах связи, беспроводных устройствах и др. [6].

В МЭМС-переюпочателях используются следующие принципы действия исполнительных механизмов: электростатический, магнитный, пьезоэлектрический и термический. Термический исполнительный механизм основан на использовании биморфного кантилевера, механика которого описана в разделе, посвященном режимам работы термических сенсоров. Вкратце, биморфный кантилевер деформируется при нагреве/охлаждении и замыкает/размыкает контакты переключателя. Основными недостатками данного исполнительного механизма является низкая скорость переключения (для нагрева и охлаждения кантилевера требуется время) и относительно высокое энергопотребление (как правило, используется резистивный нагрев кантилевера). Принцип работы пьезоэлектрического исполнительного механизма также описан в разделе, посвященном сенсорам. На контакты, подведенные к пьезоэлектрическому слою кантилевера, подается напряжение, вызывающее деформацию кантилевера и срабатывание переключателя. Пьезоэлектрические ключи применяются относительно редко.

Принцип действия магнитного исполнительного механизма состоит в следующем. Подвижный элемент переключателя (мост или мембрана), изготовленный из проводящего материла, располагается над постоянным магнитом или катушкой, создающей магнитное поле. При пропускании электрического тока под действием силы Лоренца он деформируется и замыкает контакты переключателя. Такой исполнительный механизм позволяет развивать достаточно большие усилия и длительное время удерживать контакты в замкнутом состоянии [7]. Недостатком данного механизма является трудность его интеграции с другими электронными компонентами, так как механизм требует наличия постоянных магнитов. Использование микрокатушек вместо постоянных магнитов усложняет процесс изготовления переключателя.

Электростатический исполнительный механизм является наиболее часто используемым в МЭМС/НЭМС-переключателях. Среди других механизмов он обладает наиболее низким энергопотреблением. Кроме того, благодаря традиционности используемых материалов и технологий изготовления переключатели электростатического типа достаточно легко интегрируются с классическими КМОП-схемами [8]. Под кантилевером (мостом, мембраной) переключателя располагаются управляющий и контактный электроды. При приложении напряжения между кантилевером и управляющим электродом возникает электростатическая сила притяжения. Когда приложенное напряжение достигает некоторой величины (напряжение срабатывания, pull-in voltage), кантилевер соприкасается с контактным электродом, переключатель переводится в замкнутое состояние. Как было отмечено выше, в зависимости от типа переключателя может создаваться контакт металл-металл или металл-диэлектрик-металл.

Электростатические МЭМС/НЭМС-переключатели имеют ряд недостатков. Во-первых, по сравнению с транзисторными они обладают большим временем срабатывания и имеют невысокую максимальную частоту переключения [6]. Во-вторых, для них характерны проблемы, связанные с ненадежностью работы [9]. Резистивные микромеханические переключатели (контакт металл-металл) рассчитаны на относительно небольшое число срабатываний - 106 циклов [10] (ключи на основе полевых транзисторов выдерживают более 1012 срабатываний). Причина этого заключается в механическом износе материала в области контакта кантилевера с электродом и, как следствие, в постепенном увеличении контактного сопротивления [11]. В резистивных переключателях, как правило, в качестве материала контактов используются золото, платина, иридий [12], реже - рутений [13]. Емкостные микропереключатели не страдают от деградации контактных участков. Однако для них характерна другая проблема - накопление заряда в диэлектрическом слое, разделяющем кантилевер и электрод. Данное явление применительно к МЭМС-юпочам было отмечено в 1998 г. [14]. Накопленный в диэлектрике заряд может неконтролируемым образом изменять напряжение срабатывания и, в конечном счете, приводить к залипанию подвижного элемента

на электроде, или, наоборот, не позволять переключателю перейти в замкнутое состояние. Первая работа, посвященная исследованию эффекта зарядки в МЭМС-переключателях, была опубликована в 2001 г. [15]. Было показано, что накопление заряда в диэлектрическом слое является основным фактором, снижающим срок службы емкостных переключателей. Наконец, в-третьих, электростатическим ключам для срабатывания требуется малый ток, но сравнительно высокое напряжение, что влечет за собой создание специальных управляющих устройств и цепей высоковольтной изоляции. Снижение напряжения срабатывания на данный момент является одной из главных задач при разработке МЭМС/НЭМС-переюпочателей. Стоит отметить, что все перечисленные выше проблемы существенно ограничивают круг применения микро- и наноэлектромеханических ключей.

В настоящее время в мире (в основном, за рубежом) активно идут разработки МЭМС/НЭМС-переключателей электростатического типа с низким напряжением срабатывания. В упрощенном виде напряжение срабатывания (У/у) задается выражением [16]:

где к - упругость кантилевера;

go - расстояние между кантилевером и управляющим электродом в исходном состоянии; во - электрическая постоянная;

В - площадь перекрытия кантилевера и управляющего электрода.

Как видно из выражения (1.1), возможны несколько способов уменьшения напряжения срабатывания. Один из них - увеличение электростатической силы, действующей на кантилевер, путем расширения зоны действия электростатического поля В. Это достигается увеличением площади кантилевера и управляющего электрода. Так, в работе [17] представлен микропереключатель, управляющий электрод которого протяжен на всю длину кантилевера и занимает 80% площади под ним (рисунок 1.1). Кантилевер при этом изготовлен из никеля и имеет длину 200 мкм, ширину 50 мкм и толщину 5,5 мкм. Зазор между кантилевером и электродом составляет 0,9 мкм. Напряжение срабатывания данного переключателя составляет ЗОВ. В целом, метод расширения зоны действия электростатического поля применяется достаточно широко, однако он имеет ограничения, так как с увеличением размеров электродов и кантилевера теряется компактность и миниатюрность переключателя.

Другой метод - уменьшение зазора go между кантилевером и управляющим электродом. В работе [18] описан латеральный переключатель с напряжением срабатывания 6 В. Воздушный зазор между Э¡С-кантилевером и управляющим электродом составляет 150 нм при длине кантилевера 8 мкм (рисунок 1.2). В работе [19] представлен ключ, в котором зазор между балкой, закрепленной с двух концов (мостом), и лежащим под ней электродом составляет менее

(1.1)

Рисунок 1.1- Переключатель с увеличенной площадью перекрытия кантилевера и

управляющего электрода [17]

Рисунок 1.2 - Латеральный переключатель [18], зазор между кантилевером и управляющим электродом 150 нм

Рисунок 1.3 - Мостовой переключатель [19], расстояние между мостом и электродом менее 10 нм

Рисунок 1.4 - Переключатель на основе кантилевера длиной 300 нм и толщиной 35 нм [20]

Рисунок 1.5 - Переключатель на основе кантилевера размерами 1050/200/50 нм [21]

TiN/W

STI oxide

10 нм (рисунок 1.3). Однако данный зазор существует лишь на небольшой площади моста, что позволяет избежать его прилипания к электроду под действием адгезионных сил. Авторам удалось достичь напряжения срабатывания менее 1 В. Недостатками являются сложность изготовления и быстрая деградация контактных участков (ключ выдерживает около 20 переключений). Таким образом, ограничивающим фактором для метода уменьшения зазора между кантилевером и электродами являются адгезионные силы, приводящие к залипанию кантилевера на нижних электродах и к выходу переключателя из строя.

Еще один путь снижения напряжение срабатывания - уменьшение габаритов переключателя в целом. При этом кантилевер, электроды и расстояния между ними становятся наноразмерными, происходит переход от микро- к нанопереключателям. В работе [20] показан переключатель, кантилевер которого изготовлен из ТМ и имеет длину 300 нм, ширину 200 нм и толщину 35 нм (рисунок 1.4). Управляющий электрод является одновременно и контактным, расстояние между кантилевером и электродом - 15 нм. Напряжение срабатывания данного ключа составляет 13 В. Кантилевер переключателя, описанного в работе [21], изготовлен из золота и имеет размеры 1050/200/50 нм (рисунок 1.5). Под кантилевером расположены управляющий и контактный электроды, зазор между кантилевером и электродами составляет 100 нм, напряжение срабатывания составляет 4 В. Данный метод приводит к миниатюризации переключателей, но при этом усложняется их изготовление. Кроме того, вместе с размерами кантилевера и электродов уменьшается и зона действия электрического поля, поэтому эффект уменьшения напряжения срабатывания не всегда значителен. Обзор НЭМС-переключателей на основе кантилеверов и нанотрубок представлен в работе [1].

Снизить напряжение срабатывания можно также путем уменьшения упругости кантилевера к. Данный метод является наиболее широко применимым при разработке МЭМС-переключателей. Как правило, упругость снижается за счет использования нестандартной конструкции кантилевера. В работе [22] представлен переключатель на основе складчатого кантилевера, имеющего длину 50 мкм и толщину 900 нм (рисунок 1.6). Напряжение срабатывания данного ключа составляет от 50 до 60 В. В переключателе, описанном в работе [23], кантилевер крепится к основанию с помощью торсионных балок (рисунок 1.7), что обеспечивает напряжение срабатывания 5,5 В. Кантилевер переключателя, описанного в работе [24], имеет узкие подвесы (рисунок 1.8). При этом общая длина кантилевера составляет 15 мкм, толщина - 200 нм, напряжение срабатывания - 15 В.

Таким образом, на данный момент разработано множество электростатических микропереключателей, обладающих различными характеристиками и пригодных для использования в разнообразных приложениях. Для снижения напряжения срабатывания применяются различные подходы, однако напряжение срабатывания редко составляет менее

Рисунок 1.6 - Переключатель на основе складчатого кантилевера [22]

Рисунок 1.7 - Переключатель на основе кантилевера с торсионными подвесами [23]

Рисунок 1.8 - Переключатель на основе кантилевера с узкими подвесами [24]

5 В. У большинства из них оно находится в диапазоне от 5 до 100 В и слишком велико, чтобы МЭМС/НЭМС-переключатели можно было широко использовать в современных электронных схемах, обладающих низким энергопотреблением. Однако потенциал методов уменьшения напряжения срабатывания не исчерпан, и работы в данном направлении ведутся множеством научных коллективов.

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Уваров, Илья Владимирович, 2013 год

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

1. Loh O.Y., Espinosa H.D. Nanoelectromechanical contact switches // Nature Nanotech. — 2012.-Vol. 7.-P. 283-295.

2. Ophus C., Nelson-Fitzpatrick N., Lee Z., Luber E., Harrower C., Westra K., Dahmen U., Radmilovic V., Evoy S., Mitlin D. Resonance properties and microstructure of ultracompliant metallic nanoelectromechanical systems resonators synthesized from Al-32 at. % Mo amorphous-nanocrystalline metallic composites // Appl. Phys. Lett. - 2008. - Vol. 92. - P. 123108. - 3 pp.

3. Варадан, В. ВЧ МЭМС и их применение: пер. с англ. / В. Варадан, К. Виной, К. Джозе. -М.: Техносфера, 2004. - 528 с.

4. Petersen К.Е. Micro mechanical Membrane Switches on Silicon // IBM J. Res. Dev. -1979.-Vol. 23.-P. 376-385.

5. Goldsmith C., Randall J., EshelmanS., Lin Т.Н., DennistonD., ChenS., NorvellB. Characteristics of micromachined switches at microwave frequencies // Microwave Symp. Dig. - 1996. -Vol. 2.-P. 1141-1144.

6. Rebeiz G.M., Muldavin J.B. RF MEMS switches and switch circuits // IEEE Microwave Mag. - 2001. - Vol. 2. - P. 59-71.

7. Busch-Vishniac I.J. The case for magnetically driven microactuators // Sens. Actuators A. - 1992. - Vol. 33. - P. 207-220.

8. Czaplewski D.A., PatriziG.A., Kraus G.M., WendtJ.R., Nordquist C.D., WolfleyS.L., Baker M.S., de Boer M.P. A nanomechanical switch for integration with CMOS logic // J. Micromech. Microeng. - 2009. - Vol. 19. - P. 085003. - 12 pp.

9. van Spengen W.M. Capacitive RF MEMS switch dielectric charging and reliability: a critical review with recommendations // J. Micromech. Microeng. - 2012. - Vol. 22. - P. 074001. -23 pp.

10. SPST RF-MEMS switch dc to 12 GHz RMWS101 Radant MEMS datasheet [Электронный ресурс]. - Режим доступа:

http://www.radantmems.com/radantmems.data/Library/Radant-Datasheet 101_1,4.pdf.

11. Majumder S., McGruer N.E., Adams G.G., Zavracky P.M., Morrison R.H., Krim J. Study of contacts in an electrostatically actuated microswitch // Sens. Actuators A. - 2001. - Vol. 93. — P. 19-26.

12. CzaplewskiD.A., NordquistC.D., DyckC.W., PatriziG.A., KrausG.M., CowanW.D. Lifetime limitations of ohmic, contacting RF MEMS switches with Au, Pt and Ir contact materials due

to accumulation of'friction polymer' on the contacts // J. Micromech. Microeng. - 2012. - Vol. 22. -P. 105005. - 12 pp.

13. Hennessy R.P., Basu A., Adams G.G., McGruer N.E. Hot-switched lifetime and damage characteristics of MEMS switch contacts // J. Micromech. Microeng. - 2013. - Vol. 23. - P. 055003. -11 PP.

14. Nguyen C.T.-C., Katehi L.P.B., RebeizG.M. Micromachined devices for wireless communications // Proc. IEEE. - 1998. - Vol. 86. - P. 1756-1768.

15. Goldsmith C., EhmkeJ., Malczewski A., PillansB., EshelmanS., YaoZ., BrankJ., Eberly M. Lifetime characterization of capacitive RF MEMS switches // Microwave Symp. Dig. -2001.-Vol. l.-P. 227-230.

16. Senturia S.D. Microsystem Design / S.D. Senturia. - Dodrecht: Kuwler Academic Publishers, 2001. - 689 p.

17. Kim M.-W., Song Y.-H., Yoon J.-B. Modeling, fabrication and demonstration of a rib-type cantilever switch with an extended gate electrode // J. Micromech. Microeng. - 2011. - Vol. 21. — P. 115009.-9 pp.

18. Lee T.-H., Bhunia S., Mehregany M. Electromechanical computing at 500°C with silicon carbide // Science. - 2010. - Vol. 329. - P. 1316-1318.

19. Lee J.O., Song T.-H., Kim M.-W., Kang M.-H., Oh J.-S., Yang H.-H., Yoon J.-B. A sub 1 volt nanoelectromechanical switching device // Nature Nanotech. - 2013. - Vol. 8. - P. 36-40.

20. Jang W.W., Lee J.O., Yoon J.-B., KimM.-S., LeeJ.-M., KimS.-M., ChoK.-H., KimD.W., ParkD., LeeW.-S. Fabrication and characterization of a nanoelectromechanical switch with 15 nm thick suspension air gap // Appl. Phys. Lett. - 2008. - Vol. 92. - P. 103110. - 3 pp.

21. Fruehling A., Xiao S., Qi M., Roy K., Peroulis D. Nano-switch for study of gold contact behavior // IEEE Sensors. - 2009. - P. 248-251.

22. Bozler C., Drangmeister R., Duffy S., Gouker M., Knecht J., Kushner L., Parr R, Rabe S., Travis L. MEMS microswitch arrays for reconfigurable distributed microwave components // IEEE Microwave Symp. Dig. - 2000. - Vol. l.-P. 153-156.

23. Xiang W., Lee C. Nanoelectromechanical torsion switch of low operation voltage for nonvolatile memory application // Appl. Phys. Lett. - 2010. - Vol. 96. - P. 193113. - 3 pp.

24. Lee S.W., ParkS.J., Campbell E.E.B., ParkY.W. A fast and low-power microelectromechanical system-based non-volatile memory device // Nat. Commun. - 2011. - Vol. 2. — P. 220. - 6 pp.

25. Binnig G., Quate C.F., Gerber Ch. Atomic force microscope // Phys. Rev. Lett. - 1986. -Vol. 56.-P. 930-933.

26. ThundatT., WarmackJ.R., ChenG.Y., Allison D.P. Thermal and ambient-induced deflections of scanning force microscope cantilevers // Appl. Phys. Lett. - 1994. - Vol. 64. -P. 2894-2896.

27. Thundat Т., Wachter E.A., Sharp S.L., Warmack R.J. Detection of mercury vapor using resonating microcantilevers // Appl. Phys. Lett. - 1995. - Vol. 66. - P. 1695-1697.

28. Raiteri R., Butt H.-J. Measuring electrochemically induced surface stress with an atomic force microscope // J. Phys. Chem. - 1995. - Vol. 99. - P.15728-15732.

29. Butt H.-J. A Sensitive Method to Measure Changes in the Surface Stress of Solids // J. Colloid Interface Sci. -1996. - Vol. 180. - P. 251-260.

30. Berger R., Delamarche E., Lang H.P., Gerber Ch., Gimzewski J.K., Meyer E., Guntherodt H.-J. Surface stress in the self-assembly of alkanethiols on gold probed by a force microscopy technique // Appl. Phys. A. - 1998. - Vol. 66. - P. 55-59.

31. LangH.P., Berger R., BattistonF., Ramseyer J.-P., Meyer E., AndreoliC., BruggerJ., Vettiger P., Despont M., Mezzacasa Т., Scandella L., Guntherodt H.-J., Gerber Ch., Gimzewski J.K. A chemical sensor based on amicromechanical cantilever array for the identification of gases and vapors // Appl. Phys. A. - 1998. - Vol. 66. - P. 61-64.

32. BoisenA., ThaysenJ., JenseniusH., Hansen O. Environmental sensors based on micromachined cantilevers with integrated read-out // Ultramicroscopy. - 2000. - Vol. 82. - P. 11-16.

33. Lange D., Hagleitner C., Hierlemann A., Brand O., Baltes H. Complementary metal oxide semiconductor cantilever arrays on a single chip: mass-sensitive detection of volatile organic compounds // Anal. Chem. - 2002. - Vol. 74. - P. 3084-3095.

34. Li X., Lee D.-W. Integrated microcantilevers for high-resolution sensing and probing // Meas. Sci. Technol. - 2012. - Vol. 23. - P. 022001. - 40 pp.

35. Fritz J., Bailer M.K., Lang H.P., Rothuizen H., Vettiger P., Meyer E., Guntherodt H.-J., Gerber Ch., Gimzewski J.K. Translating biomolecular recognition into nanomechanics // Science. -2000. - Vol. 288. - P. 316-318.

36. McKendryR., Zhang J., ArntzY., StrunzT., HegnerM., LangH.P., BailerM.K., CertaU., Meyer E., Guntherodt H.-J., Gerber C. Multiple label-free biodetection and quantitative DNA-binding assays on a nanomechanical cantilever array // Proc. Natl. Acad. Sci. USA. - 2002. — Vol. 99.-P. 9783-9788.

37. WuG., DatarR.H., HansenK.M., ThundatT., CoteRJ., MajumdarA. Bioassay of prostate-specific antigen (PSA) using microcantilevers // Nature Biotechnol. - 2001. - Vol. 19. — P. 856-860.

38. Гринберг, Я.С. Наномеханические резонаторы / Я.С. Гринберг, Ю.А. Пашкин, Е.В. Ильичёв // Успехи физических наук. - 2012. - Том 182. - № 4. - С. 407-436.

39. LavrikN.V., Sepaniak M.J., DatskosP.G. Cantilever transducers as a platform for chemical and biological sensors I I Rev. Sci. Instrum. - 2004. - Vol. 75. - P. 2229-2253.

40. Stoney G.G. The tension of metallic films deposited by electrolysis // Proc. R. Soc. Lond. A. - 1909. - Vol. 82. - P. 172-175.

41. DatskosP.G., ThundatT., LavrikN.V. Micro and nanocantilever sensors // Encyclop. Nanoscience Nanotechnol. - 2004. - Vol. 5. - P. 551-560.

42. ChenG.Y., WarmackRJ., ThundatT., Allison D.P., Huang A. Resonance response of scanning force microscopy cantilevers // Rev. Sci. Instrum. - 1994. - Vol. 65. - P. 2532-2537.

43. Ilic B., Craighead H.G., Krylov S., Senaratne W., Ober C., Neuzil P. Attogram detection using nanoelectromechanical oscillators // J. Appl. Phys. - 2004. - Vol. 95. - P. 3694-3703.

44. YangY.T., CallegariC., FengX.L., EkinciK.L., RoukesM.L. Zeptogram-scale nanomechanical mass sensing // Nano Lett. - 2006. - Vol. 6. - P. 583-586.

45. Boisen A., Dohn S., Keller S.S., Schmid S., Tenje M. Cantilever-like micromechanical sensors // Rep. Prog. Phys. - 2011. - Vol. 74. - P. 036101. - 30 pp.

46. Timoshenko S. Analysis of bi-metal thermostats // J. Opt. Soc. Am. - 1925. - Vol. 11. -P. 233-255.

47. Huang X.M.H., C.A. Zorman, MehreganyM., RoukesM.L. Nanodevice motion at microwave frequencies // Nature. - 2003. - Vol. 421. - P. 496.

48. Sandberg R., Boisen A., Svendsen W. Characterization system for resonant micro- and nanocantilevers // Rev. Sci. Instrum. - 2005. - Vol. 76. - P. 125101. - 6 pp.

49. Sadeghian H., Yang C.-K., Babaei Gavan K., Goosen J.F.L., van der Drift E.W.J.M., van der Zant H.S.J., Bossche A., French P.J. van Keulen F. Some considerations of effects-induced errors in resonant cantilevers with the laser deflection method // J. Micromech. Microeng. - 2010. -Vol. 20.-P. 105027.-9pp.

50. Tamayo J., Pini V., Kosaka P., Martinez N.F., Ahumada O., Calleja M. Imaging the surface stress and vibration modes of a microcantilever by laser beam deflection microscopy // Nanotechnology. - 2012. - Vol. 23. - P. 315501. - 8 pp.

51. Helm M., Servant J.J., Saurenbach F., Berger R. Read-out of micromechanical cantilever sensors by phase shifting interferometry // Appl. Phys. Lett. - 2005. - Vol. 87. - P. 064101. -3 pp.

52. Bay J., BouwstraS., Laegsgaard E., Hansen O. Micromachined AFM transducer with differential capacitive read-out // J. Micromech. Microeng. — 1995. - Vol. 5. - P. 161-165.

53. Blanc N., Brugger J., de Rooij N.F., Durig U. Scanning force microscopy in the dynamic mode using micro fabricated capacitive sensors // J. Vac. Sci. Techno 1. B. - 1996. - Vol. 14. -P. 901-905.

54. Truitt P.A., Hertzberg J.B., Huang C.C., Ekinci K.L., Schwab K.C. Efficient and sensitive capacitive readout of nanomechanical resonator arrays // Nano Lett. - 2007. - Vol. 7. - P. 120-126.

55. Tortonese M., Barrett R.C., Quate C.F. Atomic resolution with an atomic force microscope using piezoresistive detection // Appl. Phys. Lett. - 1993. - Vol. 62. - P. 834-836.

56. Jensenius H., Thaysen J., Rasmussen A. A., Veje L.H., Hansen O., Boisen A. A microcantilever-based alcohol vapor sensor-application and response model // Appl. Phys. Lett. - 2000. -Vol. 76.-P. 2615-2617.

57. LiM., TangH.X., RoukesM.L. Ultra-sensitive NEMS-based cantilevers for sensing, scanned probe and very high-frequency applications // Nature Nanotech. - 2007. - Vol. 2. -P. 114-120.

58. ItohT., SugaT. Development of a force sensor for atomic force microscopy using piezoelectric thin films // Nanotechnology. - 1993. - Vol. 4. - P. 218-224.

59. Cleland A.N., Pophristic M., Ferguson I. Single-crystal aluminum nitride nanomechanical resonators // Appl. Phys. Lett. - 2001. - Vol. 79. - P. 2070-2072.

60. Kenny T.W., WaltmanS.B., Reynolds J.K., Kaiser W.J. Micromachined silicon tunnel sensor for motion detection // Appl. Phys. Lett. -1991. - Vol. 58. - P. 100-102.

61. Scheible D.V., ErbeA., BlickR.H. Tunable coupled nanomechanical resonators for single-electron transport // New J. Phys. - 2002. - Vol. 4. - P. 86.1-86.7.

62. Dohn S., Hansen O., Boisen A. Cantilever based mass sensor with hard contact readout // Appl. Phys. Lett. - 2006. - Vol. 88. - P. 264104. - 3 pp.

63. Yang J., Ono T., Esashi M. Mechanical behavior of ultrathin microcantilever // Sens. Actuators A. - 2000. - Vol. 82. - P. 102-107.

64. Li X., Ono T., Wang Y., Esashi M. Ultrathin single-crystalline-silicon cantilever resonators: Fabrication technology and significant specimen size effect on Young's modulus // Appl. Phys. Lett. - 2003. - Vol. 83. - P. 3081-3083.

65. SadeghianH., YangC.-K., Goosen J.F.L., van der Drift E., BosscheA., French P.J., van Keulen F. Characterizing size-dependent effective elastic modulus of silicon nanocantilevers using electrostatic pull-in instability // Appl. Phys. Lett. - 2009. - Vol. 94. - P. 221903. - 3 pp.

66. Sadeghian H., Yang C.-K., Goosen J.F.L., Bossche A., Staufer U., French P .J., van Keulen F. Effects of size and defects on the elasticity of silicon nanocantilevers // J. Micromech. Microeng. - 2010. - Vol. 20. - P. 064012. - 8 pp.

67. Ren Y., Lam D.C.C. Characterizations of elastic behaviors of silicon nitride thin films with varying thicknesses // Mater. Sci. Eng. A. - 2007. - Vol. 467. - P. 93-96.

68. Babaei Gavan K., Westra H.J.R., van der Drift E.W.J.M., Venstra W.J., van der Zant H.S.J. Size-dependent effective Young's modulus of silicon nitride cantilevers // Appl. Phys. Lett. -2009. - Vol. 94. - P. 233108. - 3 pp.

69. Cimalla V., Niebelschutz F., Tonisch K., Foerster Ch., Brueckner K., Cimalla I., Friedrich T., Pezoldt J., Stephan R., Hein M., Ambacher O. Nanoelectromechanical devices for sensing applications // Sens. Actuators B. - 2007. - Vol. 126. - P. 24-34.

70. TalukdarA., QaziM., KoleyG. High frequency dynamic bending response of piezoresistive GaN microcantilevers // Appl. Phys. Lett. - 2012. - Vol. 101. - P. 252102. - 5 pp.

71. SepulvedaN., LuJ., AslamD.M., Sullivan J.P. High-performance polycrystalline diamond micro- and nanoresonators // J. Microelectromech. Syst. -2008. - Vol. 17. - P. 473-482.

72. Nelson-Fitzpatrick N., Evoy S. Highly compliant static microcantilevers fabricated in gold nanocomposite materials // J. Micromech. Microeng. - 2011. - Vol. 21. - P. 115022. - 8 pp.

73. Nelson-Fitzpatrick N., Ophus C., Luber E., Gervais L., Lee Z., Radmilovic V., Mitlin D., EvoyS. Synthesis and characterization of Au-Ta nanocomposites for nanomechanical cantilever devices // Nanotechnology. - 2007. - Vol. 18. - P. 355303. - 7 pp.

74. Luber E., Mohammadi R., Ophus C., Lee Z., Nelson-Fitzpatrick N., Westra K., Evoy S., Dahmen U., Radmilovic V., Mitlin D. Tailoring the microstructure and surface morphology of metal thin films for nano-electromechanical systems applications // Nanotechnology. - 2008. - Vol. 19. -P. 125705.-7 pp.

75. Davis Z.J., Boisen A. Aluminum nanocantilevers for high sensitivity mass sensors // Appl. Phys. Lett. - 2005. - Vol. 87. - P. 013102. - 3 pp.

76. Hu Y.-C., Wei C.-S. An analytical model considering the fringing fields for calculating the pull-in voltage of micro curled cantilever beams // J. Micromech. Microeng. - 2007. - Vol. 17. — P. 61-67.

77. Chuang W.-C., Hu Y.-C., Lee C.-Y., Shih W.-P., Chang P.-Z. Electromechanical behavior of the curled cantilever beam // J. Micro/Nanolith. MEMS MOEMS. - 2009. - Vol. 8. - P. 033020. -8 pp.

78. Banerjee A., Rajput N.S., Banerjee S.S. Unusual dimensional dependence of resonance frequencies of Au nanocantilevers fabricated with self-organized microstructure // AIP Advances. -2012. - Vol. 2. - P. 032105. - 9 pp.

79. Banerjee A., Banerjee S.S. Fabrication of single and coupled metallic nanocantilevers and their nanomechanical response at resonance // Nanotechnology. - 2013. - Vol. 24. - P. 105306. -12 pp.

80. NilssonS.G., SarweE.L., MonteliusL. Fabrication and mechanical characterization of ultrashort nanocantilevers // Appl. Phys. Lett. - 2003. - Vol. 83. - P. 990-992.

81. Nilsson S.G., Borrisé X., Montelius L. Size effect on Young's modulus of thin chromium cantilevers // Appl. Phys. Lett. - 2004. - Vol. 85. - P. 3555-3557.

82. LosbyJ., Burgess J.A. J., HoltC.M.B., Westwood J.N., MitlinD., HiebertW.K., Freeman M.R. Nanomechanical torque magnetometry of permalloy cantilevers // J. Appl. Phys. - 2010. - Vol. 108. - P. 123910. - 5 pp.

83. Keller S., Haefliger D., Boisen A. Fabrication of thin SU-8 cantilevers: initial bending, release and time stability // J. Micromech. Microeng. - 2010. - Vol. 20. - P. 045024. - 11 pp.

84. Calleja M., Tamayo J., Johansson A., Rasmussen P., Lechuga L., Boisen A. Polymeric cantilever arrays for biosensing applications // Sensor Lett. - 2003. - Vol. 1. - P. 1-5.

85. McFarland A.W., Poggi M.A., Bottomley L.A., Colton J.S. Injection moulding of high aspect ratio micron-scale thickness polymeric microcantilevers // Nanotechnology. - 2004. - Vol. 15. -P. 1628-1632.

86. Гоулдстейн, Дж. Растровая электронная микроскопия и рентгеновский микроанализ. В 2-х книгах. Книга 1: пер. с англ. / Дж. Гоулдстейн, Д. Ньюбери, П. Элчин, Д. Джой, Ч. Фиори, Э. Лифшин. - М.: Мир, 1984. - 303 с.

87. Многоцелевой высокопроизводительный автоэмиссионный растровый электронный микроскоп Supra 40/40 VP [Электронный ресурс]. - Режим доступа: http://old.zeiss.ru/electro/?n=23411593.

88. Энергодисперсионные спектрометры (ЭДС) для электронно-зондового микроанализа [Электронный ресурс]. - Режим доступа: http://www.oxinst.ru/html/Detectors2.htm.

89. Миронов В.Л. Основы сканирующей зондовой микроскопии: учеб. пособие для студентов старших курсов вузов / В.Л. Миронов. - Нижний Новгород: РАН, Институт физики микроструктур, 2004. - 110 с.

90. Horcas I., Fernández R., Gómez-Rodríguez J.M., Colchero J., Gómez-Herrero J., Baro A.M. WSXM: A software for scanning probe microscopy and a tool for nanotechnology // Rev. Sci. Instrum. - 2007. - Vol. 78. - P. 013705. - 8 pp.

91. Цифровая камера Moticam 1000 [Электронный ресурс]. - Режим доступа: http://www.motic.ru/moticaml000.php.

92. National Instruments PCI-GPIB - High-Performance GPIB Interface for PCI [Электронный ресурс]. - Режим доступа: http://sine.ni.eom/nips/cds/view/p/lang/ru/nid/203786.

93. Abdulla S.M.C., Yagubizade H., Krijnen G.J.M. Analysis of resonance frequency and pull-in voltages of curled micro-bimorph cantilevers // J. Micromech. Microeng. - 2012. - Vol. 22 — P.-035014. -13 pp.

94. Ландау, Л. Д. Теоретическая физика: учеб. пособие для вузов. В 10 т. T.I. Механика / Л.Д. Ландау, Е.М. Лифшиц. - 5-е изд., стереот. - М.: Физматлит, 2004. - 224 с.

95. Пакет обработки данных и технической графики Origin - Аппроксимация нелинейными функциями [Электронный ресурс]. — Режим доступа: http.V/www.originlab.ru/obrabotka-dannyh/approksimaciya-nelineinymi-fiinkciyami.htmL

96. Babaei Gavan К., van der Drift E.W.J.M., VenstraW.J., ZuiddamM.R., van der Zant H.S.J. Effect of undercut on the resonant behaviour of silicon nitride cantilevers // J. Micromech. Microeng. - 2009. - Vol. 19. - P. 035003. - 8 pp.

97. Babaei Gavan K., Westra H.J.R., van der Drift E.W.J.M., Venstra W.J., van der Zant H.S.J. Impact of fabrication technology on flexural resonances of silicon nitride cantilevers // Microelectron. Eng. - 2009. - Vol. 86. - P. 1216-1218.

98. Guillon S., Saya D., Mazenq L. Perisanu S., Vincent P., Lazarus A., Thomas O., Nicu L. Effect of non-ideal clamping shape on the resonance frequencies of silicon nanocantilevers // Nanotechnology. - 2011. - Vol. 22. - P. 245501. - 9 pp.

99. Bhushan B. Adhesion and stiction: Mechanisms, measurement techniques, and methods for reduction // J. Vac. Sci. Technol. B. - 2003. - Vol. 21. - P. 2262-2296.

100. Nayfeh A.H., Younis M.I., Abdel-Rahman E.M. Dynamic pull-in phenomenon in MEMS resonators // Nonlinear Dyn. - 2007. - Vol. 48. - P, 153-163.

101. Alsaleem F.M., Younis M.I., OuakadH.M. On the nonlinear resonances and dynamic pull-in of electrostatically actuated resonators // J. Micromech. Microeng. - 2009. - Vol. 19 -P. 045013. - 14 pp.

102. LiL., SongW., Zhang G., JiaD. An electrical contact resistance model including roughness effect for a rough MEMS switch // J. Micromech. Microeng. - 2012. - Vol. 22. - P. 115023. -8pp.

103. Delrio F.W., de Boer M.P., Knapp J.A., Reedy E.D., Clews P.J. Dunn M.L. The role of van der Waals forces in adhesion of micromachined surfaces // Nature Mater. - 2005. - Vol. 4. -P. 629-634.

104. Palasantzas G. Surface roughness influence on the quality factor of high frequency nanoresonators // J. Appl. Phys. - 2008. - Vol. 103. - P. 046106. - 3 pp.

105. Востоков, H.B Определение эффективной шероховатости поверхности и угловой зависимости коэффициента отражения в рентгеновском диапазоне длин волн по данным атомно-силовой микроскопии / Н.В. Востоков, С.В. Гапонов, B.JI. Миронов, А.И. Панфилов, Н.И. Полушкин, Н.Н. Салащенко, А.А. Фраерман, M.N. Haidl II Материалы всероссийского совещания "Зондовая микроскопия - 2000". - Нижний Новгород, 2000. - С. 107-112.

106. Ерофеев, В.И. Сравнительный анализ динамического поведения балок моделей Бернулли-Эйлера, Рэлея и Тимошенко, лежащих на упругом основании / В.И. Ерофеев,

В.В Кажаев, Е.Е. Лисенкова, Н.П. Семерикова // Вестник научно-технического развития. - 2009. - № 8. - С. 18-26.

107. Тимошенко, С.П. Теория упругости: пер. с англ. / С.П. Тимошенко, Дж. Гудьер. — М.: Наука, 1975. - 576 с.

108. Younis, M.I. MEMS linear and nonlinear statics and dynamics / M.I, Younis. — New York: Springer Science+Business Media, LLC, 2011.-453 p.

109. Митрофанов, В.П. Колебательные системы с малой диссипацией (от макро- до наносцилляторов): учеб. пособие / В.П. Митрофанов. - М.: Физический факультет МГУ им. М.В. Ломоносова, 2010. - 74 с.

110. Sandberg R., Svendsen W., Molhave К., Boisen A. Temperature and pressure dependence of resonance in multi-layer microcantilevers // J. Micromech. Microeng. - 2005. - Vol. 15. -P. 1454-1458.

111. Dohn S., Sandberg R., Svendsen W., Boisen A. Enhanced functionality of cantilever based mass sensors using higher modes // Appl. Phys. Lett. - 2005. - Vol. 86. - P. 233501. - 3 pp.

112. Sandberg R., Molhave K., Boisen A., Svendsen W. Effect of gold coating on the Q-factor of a resonant cantilever // J. Micromech. Microeng. - 2005. - Vol. 15. - P. 2249-2253.

113. MEMSnet - An information portal for the MEMS and Nanotechnology community [Электронный ресурс]. - Режим доступа: https://www.memsnet.org/material/.

114. Yasumura K.Y., Stowe T.D., Chow E.M., Pfafman Т., Kenny T.W., Stipe B.C., Rugar D. Quality factors in micron- and submicron-thick cantilevers // J. Microelectromech. Syst. - 2000. -Vol. 9.-P. 117-125.

115. Cross M.C., Lifshitz R. Elastic wave transmission at an abrupt junction in a thin plate with application to heat transport and vibrations in mesoscopic systems // Phys. Rev. B. - 2001. - Vol. 64. — P. 085324.-22 pp.

116. Hao Z., Erbil A., Ayazi F. An analytical model for support loss in micromachined beam resonators with in-plane flexural vibrations // Sens. Actuators A. - 2003. - Vol. 109. - P. 156-164.

117. Photiadis D.M., Judge J.A. Attachment losses of high Q oscillators // Appl. Phys. Lett. -2004. - Vol. 85. - P. 482-484.

118. KoJ.H., JeongJ., ChoiJ., ChoM. Quality factor in clamping loss of nanocantilever resonators // Appl. Phys. Lett. - 2011. - Vol. 98. - P. 171909. - 3 pp.

119. Zener C. Internal friction in solids: I. Theory of internal friction in reeds // Phys. Rev. -1937. - Vol. 52. - P. 230-235.

120. Zener C. Internal friction in solids: II. General theory of thermoelastic internal friction // Phys. Rev. - 1938. - Vol. 53. - P. 90-99.

121. ZenerC. Internal friction in solids: III. Experimental Demonstration of Thermoelastic Internal Friction // Phys. Rev. - 1938. - Vol. 53. -P. 100-101.

122. Lifshitz R., Roukes M.L. Thermoelastic damping in micro- and nanomechanical systems // Phys. Rev. B. - 2000. - Vol. 61. - P. 5600-5609.

123. Ru C.Q. Thermoelastic dissipation of nanowire resonators with surface stress // Physica E. -2009.-Vol. 41.-P. 1243-1248.

124. MohantyP., Harrington D.A., Ekinci K.L., YangY.T., Murphy M.J., Roukes M.L. Intrinsic dissipation in high-frequency micromechanical resonators // Phys. Rev. B. - 2002. - Vol. 66. -P. 085416. - 15 pp.

125. ReidS., CagnoliG., Crooks D.R.M., Hough J., Murray P., RowanS., FejerM.M., Route R., Zappe S. Mechanical dissipation in silicon flexures // Phys. Lett. A. - 2006. - Vol. 351. -P. 205-211.

126. Carr D.W., Evoy S., Sekaric L., Craighead H.G., Parpia J.M. Measurement of mechanical resonance and losses in nanometer scale silicon wires // Appl. Phys. Lett. - 1999. - Vol. 75. — P. 920-922.

127. Gaspar J., Chu V., Conde J.P. Amorphous silicon electrostatic microresonators with high quality factors // Appl. Phys. Lett. - 2004. - Vol. 84. - P. 622-624.

128. Imboden M., Mohanty P., Gaidarzhy A., Rankin J., Sheldon B.W. Scaling of dissipation in megahertz-range micromechanical diamond oscillators // Appl. Phys. Lett. - 2007. - Vol. 90. -P. 173502.-3 pp.

129. Амиров, И.И. Влияние энергии ионов на морфологию поверхности пленки платины при высокочастотном ионно-плазменном распылении / И.И. Амиров, В.В. Наумов, М.О. Изюмов, Р.С. Селюков // Письма в ЖТФ. - 2013. - Том 39. - Вып. 2. - С. 68-75.

130. Blom F.R., Bouwstra S., Elwenspoek M., Fluitman J.H.J. Dependence of the quality factor of micromachined silicon beam resonators on pressure and geometry // J. Vac. Sci. Technol. B. — 1992.-Vol. 10.-P. 19-26.

131. Newell W.E. Miniaturization of Tuning Forks // Science. - 1968. - Vol. 161. -P. 1320-1326.