JSTS:Journal of Semiconductor Technology and Science
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v.5
no.1
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pp.38-44
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2005
Pyrolyzed polyimide is explored in terms of MEMS material. This paper describes chemical, electrical, mechanical properties of pyrolyzed polyimide (PIX-1400) thin film as MEMS material. When polyimide thin film was pyrolyzed at $800^{\circ}C$ for 60 minutes in $N_{2}$ ambient, the residual ratio of pyrolyzed film thickness measured with a surface profiler is about 49 %, and the resistivity is about $2.17{\times}10^{-2}\;{Omega}cm$. From the result of the load-deflection test, the estimated Young's modulus and initial average stress of pyrolyzed polyimide are 67 GPa and 30 MPa, respectively. As one demonstration of MEMS structures of pyrolyzed polyimide, the fabrication method of the microbridge structure is proposed for a micro heater and a resonator.
Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers B
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v.27
no.2
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pp.265-273
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2003
Numerical analysis of bubble motion during nucleate boiling is performed by imposing a constant heat flux condition at the base of a heater which occurs in most of boiling experiments. The temporal and spatial variation of a solid surface temperature associated with the bubble growth and departure is investigated by solving a conjugate problem involving conduction in the solid. The vapor-liquid interface is tracked by a level set method which is modified to include the effects of phase change at the interface, contact angle at the wall and evaporative heat flux in a thin liquid micro-layer. Based on the numerical results, the bubble growth pattern and its interaction with the heating solid are discussed. Also, the effect of heating condition on the bubble growth under a micro-gravity condition is investigated.
Journal of the Korea Institute of Information and Communication Engineering
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v.12
no.12
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pp.2253-2258
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2008
To design micro flow sensor varying depending on temperature of driving heater in the detector of Oxide semiconductor, Markov chain MCM(MCMCM), which is a kind of stochastic and microscopic method, was introduced. The formulation for the thermal transfer equation based on the FDM to obtain the MCMCM solution was performed and investigated, in steady state case. MCMCM simulation was successfully applied, so that its application can be expanded to a three-dimensional model with inhomogeneous material and complicated boundary.
In this study, MOSFET type micro hydrogen gas sensors with platinum catalytic metal gates were designed, fabricated, and their electrical characteristics were analyzed. The devised MOSFET Hydrogen Sensors, called MHS-1 and -2, were designed with a platinum gate for hydrogen gas adsorption, and an additional sensing part for higher gas sensitivity and with a micro heater for operation temperature control. In the electrical characterization of the fabricated Pt-gate MOSFET (MHS-1), the saturated drain current was 3.07 mA at 3.0 V of gate voltage, which value in calculation was most similar to measurement data. The amount of threshold voltage shift and saturated drain current increase to variation of hydrogen gas concentration were calculated and the hydrogen gas sensing properties were anticipated and analyzed.
Thin films of platinum were deposited on a $Al_{2}O_{3}/ONO(SiO_{2}-Si_{3}N_{4}-SiO_{2})/Si$-substrate with an 2-inch Pt(99.99 %) target at room temperature for 20, 30 and 60 min by DC magnetron sputtering, respectively X-ray diffract meter (XRD) was used to analyze the crystallanity of the thin films and field emission scanning electron microscopy (FE-SEM) was employed for the investigation on crystal growth. The densification and the grain growth of the sputtered films have a considerable effect on sputtering time and annealing temperatures. The resistance of the Pt thin films was decreased with increasing deposition time and sintering temperature. Pt micro heater thin film deposited for 60 min by DC magnetron sputtering on an $Al_{2}O_{3}$/ONO-Si substrate and annealed at $600^{\circ}C$ for 1 h in air is found to be a most suitable micro heater with a generation capacity of $350^{\circ}C$ temperature and 645 mW power at 5.0 V input voltage. Adherence of Pt thin film and $Al_{2}O_{3}$ substrate was also found excellent. This characteristic is in good agreement with the uniform densification and good crystallanity of the Pt film. Efforts are on progress to find the parameters further reduce the power consumption and the results will be presented as soon as possible.
Journal of the Korea Institute of Information and Communication Engineering
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v.6
no.2
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pp.315-322
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2002
A thin film oxide semiconductor micro gas sensor array which shows only 60㎽ of power consumption at an operating temperature of 30$0^{\circ}C$ has been fabricated using microfabrication and rnicrornachining techniques. Excellent thermal insulation of the membrane is achieved by the use of a double la! or structure of 0.1${\mu}{\textrm}{m}$ thick Si$_3$N$_4$ and 1${\mu}{\textrm}{m}$ thick phosphosilicate glass(PSG) prepared by low pressure chemical vapor deposition(LPCVD) and atmospheric-pressure chemical-vapor deposition(APCVD), respectively. The sensor way consists of such thin film oxide semiconductor sensing materials as 1wt.% Pd-doped SnO$_2$, 6wt.% AI$_2$O$_3$-doped ZnO, WO$_3$ and ZnO. The thin film oxide semiconductor micro gas sensor array exhibited resistance changes usable for subsequent data processing upon exposure to various gases and the sensitivity strongly depended on the sensing layer materials. Heater Part of the sensor structure has been modified in order to improve the process yield of the sensor, and as a result of modified heater structure improved process yield has been achieved.
Proceedings of the Korean Institute of Electrical and Electronic Material Engineers Conference
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2008.06a
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pp.63-63
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2008
Environmental monitoring sub-system has been developed using gas sensor module, Bluetooth module and PDA phone. The gas sensor module consists of $NO_2or$ CO gas sensor and signal processing chips. Gas sensor is composed of the micro-heater, sensing electrode and sensing material. Metal oxide nano-material was selectively deposited on a substrate with micro-heater and was integrated to the gas sensor module. The change in resistance of the metal oxide nano-material due to exposure of oxidizing or deoxidizing gases is utilized as the principle of this gas sensor operation mechanism. This variation detected in the gas sensor module was transferred to the PDA phone by way of Bluetooth module.
HVAC 시스템은 쾌적하고 깨끗한 운전환경을 만들어 줌으로써 운전자에게 향상된 안락성과 안전성을 제공한다. 이때 센서는 시시각각으로 변화하는 차실 내외의 환경변화에 대한 정보를 검출하여 HVAC 제어 유니트에 제공한다. 현재 HVAC 시스템에 사용되고 있는 후막 가스센서는 소자 크기와 소비전력이 크고, 제작공정이 까다로워 생산성이 낮은 단점이 있다. 이와 같은 문제점을 해결하기 위해서 최근에는 초소형화, 저소비전력, 대량생산에 의한 저가격화가 가능한 MEMS 가스센서의 연구개발이 활발히 진행되고 있다. 본 연구에서는 MEMS 구조체를 이용한 마이크로 가스센서를 설계 및 제작하였고, 감도특성을 고찰하였다. 가스 감지막은 금속산화물 페이스트를 스크린 프린팅 하는 종래의 방법 대신 MEMS 구조체에 적용 가능한 sol-gel 프로세스에 의해 형성하였다. 또 가스 감지전극과 micro-heater를 동일 평면상에 제작, 공정을 간소화하여 저가화를 시도하였다. MEMS 구조체 위에 제작된 Pt 박막 micro-heater의 인가전압에 따른 발열특성을 조사한 결과, 발열온도가 인가전압에 비례하는 이상적인 선형성을 나타내었으며, $300^{\circ}C$의 동작 온도에 도달하기 위해 65mW 이하의 저전력 동작이 가능하였다. 가스 센서의 감도특성 확인 실험은 CO 가스 10ppm, NO 가스 0.3ppm을 기준으로 수행되었으며, CO 및 NO에 대해 Rs(sensitivity, 가스반응저항/초기저항) 값은 각각 0.753 과 2.416로 우수한 성능을 나타내었다.
International Journal of Aeronautical and Space Sciences
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v.17
no.4
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pp.526-534
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2016
A MEMS solid propellant thruster array shall be operated within an allowable range of operating temperatures to avoid ignition failure by incomplete combustion due to a time delay in ignition. The structural safety of the MEMS thruster array under severe on-orbit thermal conditions can also be guaranteed by a suitable thermal control. In this study, we propose a thermal control strategy to perform on-orbit verification of a MEMS thruster module, which is expected to be the primary payload of the STEP Cube Lab mission. The strategy involves, the use of micro-igniters as heaters and temperature sensors for active thermal control because an additional heater cannot be implemented in the current design. In addition, we made efforts to reduce the launch loads transmitted to the MEMS thruster module at the system level structural design. The effectiveness of the proposed thermo-mechanical design strategy has been demonstrated by numerical analysis.
This letter presents a smart integrated microfluidic device which can be applied to actively immobilize proteins on demand. The active component in the device is a temperature-controllable microelectrode array with a smart polymer film, poly(N-isopropylacrylamide) (PNIPAAm) which can be thermally switched between hydrophilic and hydrophobic states. It is integrated into a micro hot diaphragm having an integrated micro heater and temperature sensors on a 2-micrometer-thick silicon oxide/silicon nitride/silicon oxide (O/N/O) template. Only 36 mW is required to heat the large template area of 2 mm${\times}$16 mm to $40^{\circ}C$ within 1 second. To relay the stimulus-response activity to the microelectrode surface, the interface is modified with a smart polymer. For a model biomolecular affinity test, an anti-6-(2, 4-dinitrophenyl) aminohexanoic acid (DNP) antibody protein immobilization on the microelectrodes is demonstrated by fluorescence patterns.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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