نانو الکترو سیـستم هـا ( NEMS ) مجتمـع سازی عناصـر نانو الکتریکی ، سنـسور ها، محرک ها و اَدوات نانو الکترونیک روی پایـه سـیلیکونی بوسـیله تکنولـوژی ساخت در حد ابعاد میکرون اسـت (دکترای نانو _ میکرو الکترونیک)
پژوهشگر و نویسنده: دکتر ( افشین رشید )
نکته : گرایشات اخیـر در مهندسـی و علـوم نانو الکترونیک بـر تاکیـد روی ترکیـب و تحلیـل و کنتـرل MEMS و NEMS هـایپیشرفته ، افزایش یافته است . فرآیند های ترکیـب ،طراحی و بهینه سازی در واقع تکاملی بر نمونه هـایطبیعی هستند .
در هـر ســطح از سلـسله مراتـب طراحــی ، کــارآیی سیستم در قلمرو رفتار آن برای ارزیابی ،بهینه سـازی و تصحیح فرآیند بهیینه سازی و ترکیب استفاده مـیشود تا راه حل های جدیـد پیـدا شـود . IC هـا بایـد مشخصه های عملکرد MEMS مانند کنتـرل ادوات و ســاختار های الکترومکــانیکی مبتنــی بــر الکتــرومغناطیس ، کانالهـای ورودی - خروجـی ، تبـدیلات آنالوگ به دیجیتـال و دیجیتـال بـه آنـالوگ ، فیلتـرکردن ، استفاده از داده ها و غیره را تـضمین کننـد.میکرو الکترو مکانیکال سیـستم هـا(MEMS ، (مجتمـع سازی عناصـر مکـانیکی ، سنـسورها،محرکها و ادوات الکترونیک روی پایـه سـیلیکونی بوسـیله تکنولـوژی ساخت در حد ابعاد میکرون اسـت . مادامی کـه ادوات الکترونیک برای استفاده در رشـته فرآینـد مـدارهایمجتمع ( IC ( سـاخته مـی شـوند ( ماننـد فرآینـد اجـزاء ) ، " BICMOS ، Bipolar ، CMOS سـاختن میکرو مکانیکال " برای استفاده در فرآیند های میکرو ماشین کردن سـازگار و مناسـب بـا آن کـه بـه طـور انتخابی قسمت به قسمت با قرص های سیلیکونی یـا افزودن لایه های ساختمانی جدید بـرای شـکل دادن ادوات مکانیکال و الکترومکانیکال استفاده مـی شـود، ساخته می شوند . MEMS نویـد انقلابـی نـوین را در زمینـه محـصولات مجتمـع ســازی ســیلیکون کــه بــر پایـه تکنولـوژی میکروالکترونیک و میکروماشین ها نباشد، میدهد کـه در جهت ممکن ساختن تحقق کامل " سیستم ها در یک تراشه " است .
MEMS یک فناوری است که اجازه توسعه محصولات هوشمند ، تکمیل توانایی محاسباتی میکروالکترونها بادر نظـــر گـــرفتن قابلیتهـــای میکروسنـــسورها و میکرومحرکه ها و توســعه فــضای ممک ـن طراحــی و استفاده را می دهد . مدارهای مجتمع میکروالکترونیک می تواند به عنـوان مغز متفکر یک سیستم در نظر گرفته شود و MEMS این قابلیت تصمیم گیری را با چـشم هـا و بازوهـایی زیاد کرده تا به میکرو سیستم ها اجازه دهد تا محیط به وسیله اندازه گیری مکانیکی ، دمایی ، بیولوژیکی ،شیمیایی ، نوری و مغناطیسی جمع آوری می کننـد. الکترونیک سپس اطلاعات گرفته شده از حـسگرها واز طریق بعضی تصمیم گیریها به بازوها برای واکـنش نشان دادن به وسیله حرکت کردن ، تثبیت موقعییت، تنظیم کردن ، پمپ کردن و فیلتر کردن دستور میدهد. در نتیجه کنتـرل محـیط بـرای خواسـته هـای مطلوب انجام می شود. برای اینکه ادوات MEMS برای استفاده در شیوه های ساخت گروهی مانند مـدارهای مجتمـع سـاخته مـیشـوند ، سـطوح جدیـدی از قابلیـت انجـام وظیفـه ،قابلیت اطمینان و مهارت می توانـد روی یـک تراشـه سیلیکونی کوچک با یک هزینـه نـسبتا "پـایین قابـل دسترسی باشد. MEMS و NEMS های مختلفی با توجه به مشخصات به نیازهـا ، اهـداف و کاربردهـا بایـد طراحـی شـوند. MEMS و NEMSهای الکترومکـانیک یا. الکترونـوری مکانیکی توسعه پیدا کرده اند .
معمولا "سیستم هـای نوری سریعتر ، ساده تر و کاراتر ، قابل اطمینان تـر و بادوام تر از سیستم های الکترومکانیکی هـستند. اگـرچه سیستم هـای نـوری بـرای کاربردهـای مختلفـی طراحی می شـوند ( ماننـد :ارتباطـات ، محاسـبات و کلیـد زنـی بـی سـیم و غیـره ) ، پیکـر بنـدی هـای متفاوتی دارند در حالت کلی خیلی مشکل اسـت کـه یک مقایسه تطبیقی بین آنها انجام دهیم . برای مثال سیستم های نوری نمی توانند به عنـوان محـرک بـهکار روند . نیاز هـای کـاربردی بایـد شـمارش شـود و اتــصالات الکترومغناطیــسی ، دمــا ، ارتعــاش یــا تشعشعات می توانند فاکتور های مورد اسـتفاده بـرای ساخت بهتر باشند. اندازه محرک به انبوهی نیرو یا گشتاور که تابع مـاده به کار رفته و اندازه ( حجم ) آن است ، بستگی دارد . در واقع اندازه با نیرو و گشتاور مورد نیاز و جـنس آن تعیین می شود. ایـــن موضـــوع کـــه MEMS الکترومغناطیـــسی ،میکروساختارها یا میکرو ترانس دیوسدهایی را که با ICهای بـه کـار رفتـه در مییکـرو ادوات انـرژی تابـشی کنترل می شوند ، مجتمـع مـی کننـد ، بـسیار مهـماســـت . بدینگونـــه میکـــرو ســـاختارها و میکـــروترانـس دییوسدها ،ادوات انـرژی تابـشی و ICهـا بایـد مجتمع شوند .فناوری اتصال تراشه مستقیم بـه طـور وسیعی پییشرفت کرد. به ویژه مجموعه MEMSهـای chip - flip جایگزین شد با نوار سیمی تا به ICهـا بـا محرکها و حسگرهای مقیاس میکرو نانو متصل شـوند. استفاده از فناوری chip - flip امکـان رفـع القاگرهـا و خازنها و مقاومت های پارازیتی را میدهد. این موضوع اصلاح مشخصات وسیله را منجر مـی شـود.در ادامـهمجتمع سازی chip -flip مزایایی در پیاده سازی بستههای انعطاف پـذیر پیـشرفته ، پیـشرفت هـای قابـلاطمینـان و کـاهش وزن و انـدازه و.... را منجـر مـیشود. chip - Flip مجتمع شده، میکروترانـس دیوسدها می توانند همراه با برآمدگی و رو به پـایین روی لایـههایی که روی ادوات الکترومکانیکی سـوار شـده و بـهپایه IC متصل است ،نصب شوند MEMS مجتمع مقیاس بزرگ ( یک عدد تراشـه کـه می تواند به صورت عمده تولید شود و بـا هزینـه کـم که در COMS به کـار میـرود ،
نتیجه گیری :
گرایشات اخیـر در مهندسـی و علـوم نانو الکترونیک بـر تاکیـد روی ترکیـب و تحلیـل و کنتـرل MEMS و NEMS هـای پیشرفته ، افزایش یافته است . فرآیند های ترکیـب ،طراحی و بهینه سازی در واقع تکاملی بر نمونه هـای طبیعی هستند .
پژوهشگر و نویسنده: دکتر ( افشین رشید)
دکترایِ تخصصی نانو _ میکرو الکترونیک