Herstellung ko-resonant gekoppelter Cantilever-Sensoren mit geometrischer Frequenzanpassung

Abstract:
Das Prinzip der ko-resonanten Kopplung ermöglicht eine deutliche Steigerung der Empfindlichkeit von dynamischen Cantilever-Sensoren unter Beibehaltung einer stabilen Schwingungsdetektion mit etablierten Methoden. Für diesen An-satz werden ein sehr weicher Nanocantilever und ein Mikrocantilever mechanisch gekoppelt und deren Eigenfrequenzen aneinander angepasst. Hierbei ist eine präzise Frequenzanpassung wichtig, um die gewünschten Sensorparameter (z.B. Sensitivität, linearer Bereich) zu erreichen. Eine Möglichkeit besteht darin, die beiden Cantilever geometrisch so auszulegen, dass deren Eigenfrequenzen den gewünschten Anpassungsgrad abbilden. Dies erfordert allerdings einen sehr präzisen Herstellungsprozess, da bereits geringe Abweichungen insbesondere der Dicke und der Länge des Nanocantilevers, eine deutliche Veränderung der Frequenzen und damit der Sensorparameter hervorrufen können. In diesem Beitrag wird ein neu entwickelter Herstellungsprozess vorgestellt, mit dem die gezielte geometrische Anpassung und die Einstellung gewünschter Sensoreigenschaften für ko-resonant gekoppelte Cantilever-Sensoren erreicht werden kann.