NEM-arrayer för elektronik- och fotonikkomponenter
- Diarienummer
- RE07-0004
- Start- och slutdatum
- 080701-120630
- Beviljat belopp
- 15 600 000 kr
- Förvaltande organisation
- Chalmers University of Technology
- Forskningsområde
- Informations-, kommunikations- och systemteknik
Summary
Vårt primära mål är att utvärdera den teknologiska potentialen hos nanoelektromekaniska system (NEMS) samt minimera riskerna med denna efterträdare till MEMS. Fokus kommer dels att ligga på nya komponenter som resonatorer med hög Q-faktor och ställbar frekvens, och dels på system där samspelet mellan mekaniska och elektriska frihetsgrader leder till nya funktionaliteter eller prestandaförbättringar. Som ett led i att förbättra effektnivåer och tillförlitligheten i fabrikationsprocessen kommer vi att studera arrayer av individuella element där växelverkan mellan elementen leder till synkronisering. Arrayerna utgör också en utgångspunkt för nano-optoelektromekaniska komponenter såsom ställbara fotoniska kristaller, optiska kaviteter och optiska switchar. Vi har valt en materialplattform baserad på kolnanorör och kolnanofibrer, vars extrema styvheten i kombination med låg massa gör dem till ideala kandidater för NEMS. I ett senare skede kommer eventuellt grafén-baserade strukturer att inkluderas om en initial utvärdering visar sig positiv. Vi kommer att utveckla CMOS-kompatibla fabrikationsmetoder lämpade för storskalig produktion av kolbaserad NEMS. Dessa metoder baseras på att växa nanostrukturerna från litografiskt arrangerade mönster av katalyspartiklar. Tillverkade komponenter kommer att karaktäriseras elektriskt och optiskt, och deras prestanda kommer att valideras mot teoretiska modeller framtagna inom projektet. Projektet integrerar på ett övergripande sätt modellering, konstruktion, fabrikation och karaktärisering. Det slutgiltiga målet är en kritisk utvärdering av den teknologiska potentialen hos kolbaserad NEMS. Utvärderingen utförs i ett nära samarbete med ledande svenska företag såsom Ericsson och Saab Microwave Systems. Milstolpar på vägen till detta mål utgörs av komponentprototyper vilka är av tillämpningsintresse inom informations-, kommunikations-, och radar-teknologi.
Populärvetenskaplig beskrivning
Nanoelectromechanics, or nanoelelctromechanical systems (NEMS), is a research area and emerging technology that deals with nanometer-size structures that combine mechanical and electrical functionalities. NEMS is the successor of micro-electromechanical systems (MEMS) that is an important technology with numerous applications in IT and transportation and medical industries. Due to the lower mobile masses, NEMS allows substantially higher operating speeds than MEMS, which opens new applications e.g. in communication technology. The reduction in structure size itself makes possible completely new applications that combine NEMS with optical functions. Practical applications of NEMS often require that many individual elements are connected to large arrays. The array structure not only makes it possible to increase the power handling capacity of NEMS but also simplifies the fabrication and makes it easier to integrate NEMS with conventional electronics. The materials platform we have chosen in nanostructured carbon, primarily carbon nanotubes and nanofibers, whose extraordinary lightness and stiffness make them ideal for NEMS. This project integrates seamlessly the modeling, design, fabrication and characterization of nanoelectromechanical components, and aims at a critical assessment of the technological potential of NEMS and the risks associated with this emerging technology. Concrete outcomes of this project will be carbon-based nanoelectromechanical components for electronics and photonics. On a more general level, the project will result in know-how on how to combine electrical, optical and mechanical degrees of freedom on the nanoscale, and how to integrate carbon-based elements to more conventional silicon-based electronics.