Fabrication of $Al/PZT/RuO_2$ Micro Cantilever System and Computer Simulation of Resonant Characteristics

$Al/PZT/RuO_2$ 마이크로 갠틸레버의 제작과 공진 특성 전산모사

본 연구에서는 마이크로 내시경용 바이오 센서로 응용하기 위한 Al/PZT/RuO$_2$로 이루어진 마이크로 캔틸레버를 제작하였으며, 공진 특성 및 병원체의 흡착에 따른 공진 특성 그리고 검출 감도(sensitivity)에 미치는 구조적인 영향을 전산모사를 통하여 알아보았다. 길이 100$mu extrm{m}$, 폭 50$\mu\textrm{m}$, 두께 0.3$\mu\textrm{m}$/0.25$\mu\textrm{m}$/0.7$\mu\textrm{m}$ (Al/PZT/RuO$_2$)의 크기의 제작된 마이크로 캔틸레버는 89kHz의 공진주파수를 가지고 있음을 전산모사를 통해 알 수 있었다. 바이오 센서로 응용될 때의 검출 감도는 흡착 질량의 증가에 비례하여 향상되었으며, 5% 이상의 검출 감도를 갖기 위해서는 흡착 질량이 약 5 나노그램 이상이 되어야 함을 확인할 수 있었다. 캔틸레버의 크기를 결정하는 길이, 폭, 두께중 사용 주파수 대역은 길이의 조절을 통하여 결정할 수 있고, 검출 감도의 향상을 위해서는 가능한 한 두께를 얇게 해야 함을 알 수 있었다. 반면에 폭의 변화는 공진주파수나 검출 감도에 거의 영향을 미치지 않았다.