Agosto, 2015 Pri nci pi os de Nanotecnolog ´ ı a Nanoresonadores Sa´ul Gerardo Rivera Alvizo 813713 Instituto Tecnol´ ogico y de Estudios Superiores de Monterrey, Campus Monterrey 2 de diciembre de 2015 1. Introducci´ on Los osciladores nano y micromec´ anicos han ge- nerado gran inter´ es por su enorme potencial en aplicaciones para sistemas de detecci´ on, procesa- miento de se˜ nales y transducci´ on, as ´ ı como en la investigaci´ on b´ asica destinada a la observaci´ on de efectos cu´ anticos en sistemas cada vez m´ as gran- des. En la presente investigaci´ on se mostrar´ a el proce- so de fabricaci´ on de un nanoresonador, las impli- caciones que tiene con la frecuencia natural de os- cilaci´on as´ ı como las potenciales aplicaciones que ha tenido y puede tener en un futuro. Un nanosensor puede ser construido por deposci- ci´on qu ´ ımica de vapor con la misma meto dolog´ ıa utilizada para la creaci´ on de nanotubos. El factor de calida d que tienen denota una caracterist´ ıca clave para abrir las puertas a la medici´ on de va- riables cu´ anticas para poder estudiar su compor- tamiento con una precisi´ on cada vez m´ as fina y fuera de ruido creado por las l´ ımitan tes de la te- con olo g´ ıa act ual . 2. Fabricaci´on y experimen- taci´ on La mejor manera de poder realizar la caracteriza- ci´on de las frecuencias naturales de oscilaci´ on es mediante el an´ alisis de respuesta a masas con el uso de un nanosensor en forma de cantiliver, para esto Jiyoung Chang, et. al. muestran el proceso de fabricaci´ on como una deposcici´ on en base de carb´ on o tungsteno. La frecuencia de resonancia se ajusta mediante el alargamiento o corte de la longitud total del osci- lador usando la deposcici´ on mediante un haz de iones enfocado y la t´ ecnica de deposici´ on qu´ ı mi- ca de vapor. Al mismo tiempo se es colocado el estator (su funcionamiento es el ser un contador) de aproximadamente 1µm de di´ametro y 5µm de largo, dise˜ nado para ser lo m´ as corto y rigido posi- ble. El catiliver tiene dimensiones de rango desde los 150nm de di´ ametro hasta los 15µm de largo. De la misma manera se hace uso de un mascara simple de silicon, donde el material fue dopado para proveerle propiedades conductivas, de esta manera se contaba con dos electrodos de mayor dimensi´on a los que se pueden aterrizar las puntas para medir su comportamiento. Una fuerza electrostatica es infucida mediante la combinaci´ on de fuentes alterna y directa para la cual existe un nivel de frecuencia en corriente al- terna que encuentra la frecuencia de oscilaci´ on na- tural del nanoresonador. Durante el proceso de s´ ıntesis, el tiempo de radia- ci´on del ion fue ajustado para controlar la longi- tud de material depositado mientras que el di´ ame- tro era controlado por la corriente del haz. Como resultados obtenidos por Jiyoung Chang, et. al. usando una corrien te de 9.1pA se consegu ´ ıa un di´ametro de 150 nm tomando un tiempo de 10 min para fabrircar un nanoresonador de base de carbono de 8µ de longitud. Para estudiar su comportamiento se utilizan fuen- tes de 5V (DC y AC) en contacto con los elec- trodos. Se estudia la aplitud de enlongaci´ on del cantiliver como respuesta a la frecuncia genera- da por la corriente alterna. Una vez alcanzada dicha frecncuencia, el oscilador mantiene un mo- 1
