एमईएमएस: Difference between revisions
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{{Short description|Very small devices that incorporate moving components}} | {{Short description|Very small devices that incorporate moving components}} | ||
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[[File:MEMsfounding.jpg|thumb|1986 में [[DARPA]] को प्रस्तुत किया गया प्रस्ताव सबसे पहले माइक्रोइलेक्ट्रोमैकेनिकल | [[File:MEMsfounding.jpg|thumb|1986 में [[DARPA]] को प्रस्तुत किया गया प्रस्ताव सबसे पहले माइक्रोइलेक्ट्रोमैकेनिकल प्रणाली शब्द की शुरुआत करता है]] | ||
[[File:MEMS Microcantilever in Resonance.png|thumb|एमईएमएस माइक्रोकैंटिलीवर एक [[स्कैनिंग इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोप]] के अंदर प्रतिध्वनित होता है]]'''एमईएमएस (सूक्ष्मविद्युतयान्त्रिकी प्रणाली),''' सूक्ष्म उपकरणों की ऐसी तकनीक है जिसमें विद्युतकीय और गतिशील, दोनों भाग सम्मिलित होते हैं। एमईएमएस आकार में 1 से 100 माइक्रोमीटर के बीच के घटकों से निर्मित होती हैं, और इन उपकरणों का आकार सामान्यतः 20 माइक्रोमीटर से एक मिलीमीटर अर्थात, 0.02 से 1.0 मिमी तक होता है। यद्यपि ऐरे में व्यवस्थित घटक, उदाहरण के लिए, [[डिजिटल माइक्रोमिरर डिवाइस|डिजिटल माइक्रोमिरर उपकरण]], 1000 मिमी से अधिक हो सकते हैं<ref>{{Cite book|url=https://books.google.com/books?id=7lKytgAACAAJ|title=Small Machines, Large Opportunities: A Report on the Emerging Field of Microdynamics: Report of the Workshop on Microelectromechanical Systems Research|vauthors=Gabriel K, Jarvis J, Trimmer W|publisher=AT&T Bell Laboratories|others=[[National Science Foundation]] (sponsor)|year=1988}}</ref> उनमें सामान्यतः एक केंद्रीय इकाई होती है जो डेटा को संसाधित करती है।<ref>{{cite book|title=नैनोकंप्यूटर और स्वार्म इंटेलिजेंस|vauthors=Waldner JB|publisher=[[ISTE Ltd|ISTE]] [[John Wiley & Sons]]|year=2008|isbn=9781848210097|place=London|pages=205|author-link=Jean-Baptiste Waldner}}</ref> | [[File:MEMS Microcantilever in Resonance.png|thumb|एमईएमएस माइक्रोकैंटिलीवर एक [[स्कैनिंग इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोप]] के अंदर प्रतिध्वनित होता है]]'''एमईएमएस (सूक्ष्मविद्युतयान्त्रिकी प्रणाली),''' सूक्ष्म उपकरणों की ऐसी तकनीक है जिसमें विद्युतकीय और गतिशील, दोनों भाग सम्मिलित होते हैं। एमईएमएस आकार में 1 से 100 माइक्रोमीटर के बीच के घटकों से निर्मित होती हैं, और इन उपकरणों का आकार सामान्यतः 20 माइक्रोमीटर से एक मिलीमीटर अर्थात, 0.02 से 1.0 मिमी तक होता है। यद्यपि ऐरे में व्यवस्थित घटक, उदाहरण के लिए, [[डिजिटल माइक्रोमिरर डिवाइस|डिजिटल माइक्रोमिरर उपकरण]], 1000 मिमी से अधिक हो सकते हैं<ref>{{Cite book|url=https://books.google.com/books?id=7lKytgAACAAJ|title=Small Machines, Large Opportunities: A Report on the Emerging Field of Microdynamics: Report of the Workshop on Microelectromechanical Systems Research|vauthors=Gabriel K, Jarvis J, Trimmer W|publisher=AT&T Bell Laboratories|others=[[National Science Foundation]] (sponsor)|year=1988}}</ref> उनमें सामान्यतः एक केंद्रीय इकाई होती है जो डेटा को संसाधित करती है।<ref>{{cite book|title=नैनोकंप्यूटर और स्वार्म इंटेलिजेंस|vauthors=Waldner JB|publisher=[[ISTE Ltd|ISTE]] [[John Wiley & Sons]]|year=2008|isbn=9781848210097|place=London|pages=205|author-link=Jean-Baptiste Waldner}}</ref> | ||
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एमईएमएस उपकरण का एक प्रारंभिक उदाहरण अनुनादी-गेट ट्रांजिस्टर है, जो मॉस्फेट का एक अनुकूलन है, जिसे 1965 में हार्वे सी. नैथनसन द्वारा विकसित किया गया था।<ref>{{cite journal|vauthors=Nathanson HC, Wickstrom RA|date=1965|title=हाई-क्यू बैंड-पास गुणों वाला एक रेज़ोनेंट-गेट सिलिकॉन सरफेस ट्रांजिस्टर|journal=[[Applied Physics Letters|Appl. Phys. Lett.]]|volume=7|issue=4|pages=84–86|doi=10.1063/1.1754323|bibcode=1965ApPhL...7...84N}}</ref> एक अन्य प्रारंभिक उदाहरण रेज़ोनिस्टर है, जो 1966 और 1971 के मध्य रेमंड जे. विलफ़िंगर द्वारा एकस्व कराया गया एक विद्युतयान्त्रिकी एकाश्मीय [[ गुंजयमान यंत्र |अनुनादी यंत्र]] है।<ref>{{Cite patent|country=US|number=3614677A|title=इलेक्ट्रोमैकेनिकल मोनोलिथिक रेज़ोनेटर|status=patent|pubdate=|gdate=Oct 1971|invent1=Wilfinger RJ|inventor1-first=|assign1=International Business Machines Corp|url=https://patents.google.com/patent/US3614677A/en}}</ref><ref>{{cite journal|vauthors=Wilfinger RJ, Bardell PH, Chhabra DS|date=1968|title=The Resonistor: A Frequency Selective Device Utilizing the Mechanical Resonance of a Silicon Substrate|journal=[[IBM Journal of Research and Development|IBM J. Res. Dev.]]|volume=12|issue=1|pages=113–8|doi=10.1147/rd.121.0113}}</ref> 1970 से 1980 के दशक के समय, भौतिक, रासायनिक, जैविक और पर्यावरणीय मापदंडों को मापने के लिए कई मॉस्फेट सूक्ष्मसंकेतक विकसित किए गए थे।<ref name="Bergveld">{{cite journal |last1=Bergveld |first1=Piet |author1-link=Piet Bergveld |title=MOSFET- आधारित सेंसर का प्रभाव|journal=Sensors and Actuators |date=October 1985 |volume=8 |issue=2 |pages=109–127 |doi=10.1016/0250-6874(85)87009-8 |bibcode=1985SeAc....8..109B |url=https://core.ac.uk/download/pdf/11473091.pdf |issn=0250-6874}}</ref> | एमईएमएस उपकरण का एक प्रारंभिक उदाहरण अनुनादी-गेट ट्रांजिस्टर है, जो मॉस्फेट का एक अनुकूलन है, जिसे 1965 में हार्वे सी. नैथनसन द्वारा विकसित किया गया था।<ref>{{cite journal|vauthors=Nathanson HC, Wickstrom RA|date=1965|title=हाई-क्यू बैंड-पास गुणों वाला एक रेज़ोनेंट-गेट सिलिकॉन सरफेस ट्रांजिस्टर|journal=[[Applied Physics Letters|Appl. Phys. Lett.]]|volume=7|issue=4|pages=84–86|doi=10.1063/1.1754323|bibcode=1965ApPhL...7...84N}}</ref> एक अन्य प्रारंभिक उदाहरण रेज़ोनिस्टर है, जो 1966 और 1971 के मध्य रेमंड जे. विलफ़िंगर द्वारा एकस्व कराया गया एक विद्युतयान्त्रिकी एकाश्मीय [[ गुंजयमान यंत्र |अनुनादी यंत्र]] है।<ref>{{Cite patent|country=US|number=3614677A|title=इलेक्ट्रोमैकेनिकल मोनोलिथिक रेज़ोनेटर|status=patent|pubdate=|gdate=Oct 1971|invent1=Wilfinger RJ|inventor1-first=|assign1=International Business Machines Corp|url=https://patents.google.com/patent/US3614677A/en}}</ref><ref>{{cite journal|vauthors=Wilfinger RJ, Bardell PH, Chhabra DS|date=1968|title=The Resonistor: A Frequency Selective Device Utilizing the Mechanical Resonance of a Silicon Substrate|journal=[[IBM Journal of Research and Development|IBM J. Res. Dev.]]|volume=12|issue=1|pages=113–8|doi=10.1147/rd.121.0113}}</ref> 1970 से 1980 के दशक के समय, भौतिक, रासायनिक, जैविक और पर्यावरणीय मापदंडों को मापने के लिए कई मॉस्फेट सूक्ष्मसंकेतक विकसित किए गए थे।<ref name="Bergveld">{{cite journal |last1=Bergveld |first1=Piet |author1-link=Piet Bergveld |title=MOSFET- आधारित सेंसर का प्रभाव|journal=Sensors and Actuators |date=October 1985 |volume=8 |issue=2 |pages=109–127 |doi=10.1016/0250-6874(85)87009-8 |bibcode=1985SeAc....8..109B |url=https://core.ac.uk/download/pdf/11473091.pdf |issn=0250-6874}}</ref> | ||
एमईएमएस शब्द, 1986 में प्रस्तुत किया गया था। एससी जैकबसेन (पाइ) और जे ई वुड (को-पाइ) ने डीएआरपीए (15 जुलाई 1986) को एक प्रस्ताव के माध्यम से "एमईएमएस" शब्द का प्रारंभ किया, जिसका शीर्षक माइक्रो इलेक्ट्रो-मैकेनिकल | एमईएमएस शब्द, 1986 में प्रस्तुत किया गया था। एससी जैकबसेन (पाइ) और जे ई वुड (को-पाइ) ने डीएआरपीए (15 जुलाई 1986) को एक प्रस्ताव के माध्यम से "एमईएमएस" शब्द का प्रारंभ किया, जिसका शीर्षक माइक्रो इलेक्ट्रो-मैकेनिकल प्रणाली्स (एमईएमएस) था। यूटा विश्वविद्यालय को प्रदान किया गया। आईईईई माइक्रो रोबोट्स एंड टेलीऑपरेटर्स वर्कशॉप, हयानिस, एमए नवंबर 9-11, 1987 में "एमईएमएस" शब्द को एससी जैकबसेन द्वारा "माइक्रो इलेक्ट्रो-मैकेनिकल प्रणाली्स (एमईएमएस)" शीर्षक से एक आमंत्रित वार्ता के माध्यम से प्रस्तुत किया गया था। "एमईएमएस" शब्द का प्रकाशन एक पेपर के माध्यम से हुआ था, जिसके लेखक जे.ई. वुड, एस.सी. जेकॉबसन, और के.डब्ल्यू. ग्रेस थे। इस पेपर का शीर्षक था "स्कोफ़एसएस: एक सूक्ष्म ब्रैकट प्रकाशीय तन्तु सहायक प्रणाली", और यह आईईई प्रोसीडिंग्स माइक्रो रोबोट्स और टेलिओपरेटर्स वर्कशॉप, हायनिस, मासाचुसेट्स में, 9 से 11 नवंबर, 1987 को प्रकाशित हुआ था।<ref>IEEE Catalog no. 87TH0204-8, Library of Congress no. 87-82657. Reprinted in "Micromechanics and MEMS: Classic and Seminal Papers to 1990" (ed. Wm. S. Trimmer, {{ISBN|0-7803-1085-3}}), pgs. 231-236.</ref> | ||
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== सामग्री == | == सामग्री == | ||
[[File:BioMEMS with X-shpaed cantilever.png|thumb|ग्राउंड प्लेट के ऊपर एक्स-आकार के टीआईएन बीम के इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोप चित्र (ऊंचाई अंतर 2.5 माइक्रोन)। बीच में क्लिप के कारण, जब बीम नीचे की ओर झुकती है तो एक बढ़ता हुआ रीसेट बल विकसित होता है। सही आंकड़ा क्लिप का आवर्धन दिखाता है।<ref name="JAP2013">{{cite journal | display-authors = 3 | author1 = M. Birkholz | author2 = K.-E. Ehwald | author3 = T. Basmer | author4 = P. Kulse | author5= C. Reich | author6 = J. Drews | author7 = D. Genschow | author8 = U. Haak | author9 = S. Marschmeyer | author10 = E. Matthus | author11 = K. Schulz | author12 = D. Wolansky | author13 = W. Winkler | author14 = T. Guschauski | author15 = R. Ehwald | title = पूरी तरह से एम्बेडेड बायोमाइक्रो-इलेक्ट्रोमैकेनिकल सिस्टम (बायोएमईएमएस) के साथ गीगाहर्ट्ज आवृत्तियों पर ग्लूकोज सांद्रता का पता लगाना| journal = J. Appl. Phys. | volume = 113 | issue = 24 | pages = 244904–244904–8 | year = 2013 | doi = 10.1063/1.4811351| pmid = 25332510 | pmc = 3977869 | bibcode = 2013JAP...113x4904B }}</ref>]]अर्द्धचालक उपकरण | [[File:BioMEMS with X-shpaed cantilever.png|thumb|ग्राउंड प्लेट के ऊपर एक्स-आकार के टीआईएन बीम के इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोप चित्र (ऊंचाई अंतर 2.5 माइक्रोन)। बीच में क्लिप के कारण, जब बीम नीचे की ओर झुकती है तो एक बढ़ता हुआ रीसेट बल विकसित होता है। सही आंकड़ा क्लिप का आवर्धन दिखाता है।<ref name="JAP2013">{{cite journal | display-authors = 3 | author1 = M. Birkholz | author2 = K.-E. Ehwald | author3 = T. Basmer | author4 = P. Kulse | author5= C. Reich | author6 = J. Drews | author7 = D. Genschow | author8 = U. Haak | author9 = S. Marschmeyer | author10 = E. Matthus | author11 = K. Schulz | author12 = D. Wolansky | author13 = W. Winkler | author14 = T. Guschauski | author15 = R. Ehwald | title = पूरी तरह से एम्बेडेड बायोमाइक्रो-इलेक्ट्रोमैकेनिकल सिस्टम (बायोएमईएमएस) के साथ गीगाहर्ट्ज आवृत्तियों पर ग्लूकोज सांद्रता का पता लगाना| journal = J. Appl. Phys. | volume = 113 | issue = 24 | pages = 244904–244904–8 | year = 2013 | doi = 10.1063/1.4811351| pmid = 25332510 | pmc = 3977869 | bibcode = 2013JAP...113x4904B }}</ref>]]अर्द्धचालक उपकरण रचना में प्रक्रिया तकनीक से एमईएमएस का निर्माण विकसित हुआ है, अर्थात मूल तकनीक सामग्री स्तरों का संकलन हैं, [[फोटोलिथोग्राफी|प्रकाश अश्ममुद्रण]] द्वारा संरूपण और आवश्यक आकृतियों का उत्पादन करने के लिए प्रारूप तैयार किया जाता है।<ref>{{cite book|title=एमईएमएस सामग्री और प्रक्रिया पुस्तिका|vauthors=Ghodssi R, Lin P|publisher=[[Springer Science+Business Media|Springer]]|year=2011|isbn=9780387473161|place=Berlin}}</ref> | ||
; सिलिकॉन: सिलिकॉन वह सामग्री है | ; सिलिकॉन: सिलिकॉन वह सामग्री है जिसको उपभोक्ता [[इलैक्ट्रॉनिक्स उद्योग|विद्युतकी उद्योग]] में उपयोग किए जाने वाले अधिकांश एकीकृत परिपथ बनाने के लिए किया जाता है। [[पैमाने की अर्थव्यवस्थाएं|माप की अर्थव्यवस्था]], सस्ती उच्च गुणवत्ता वाली सामग्री की तत्काल उपलब्धता, और विद्युतकीय कार्यक्षमता को सम्मिलित करने की क्षमता सिलिकॉन को विभिन्न प्रकार के एमईएमएस अनुप्रयोगों के लिए आकर्षक बनाती है। सिलिकॉन के अपने भौतिक गुणों के माध्यम से महत्वपूर्ण लाभ भी हैं। एकल क्रिस्टल रूप में, सिलिकॉन लगभग पूर्ण हूक का नियम पदार्थ है, जिसका अर्थ है कि जब इसे विधा़ा जाता है तो वास्तव में कोई [[हिस्टैरिसीस]] नहीं होता है और इसलिए लगभग कोई ऊर्जा अपव्यय नहीं होता है। अत्यधिक दोहराने योग्य गति बनाने के साथ-साथ, यह सिलिकॉन को बहुत विश्वसनीय बनाता है क्योंकि यह बहुत कम [[थकान (सामग्री)|थकान सामग्री]] को धारण करता है और बिना टूटे [[1000000000 (संख्या)|1000000000]] से [[1000000000000 (संख्या)|1000000000000]] चक्रों की सीमा में सेवा जीवनकाल हो सकता है। सिलिकॉन पर आधारित [[सेमीकंडक्टर नैनोस्ट्रक्चर|अर्द्धचालक नैनोस्ट्रक्चर]] विशेष रूप से माइक्रोविद्युतकीय और एमईएमएस के क्षेत्र में बढ़ते हुए महत्व प्राप्त कर रहे हैं। सिलिकॉन के [[थर्मल ऑक्सीकरण|तापीय ऑक्सीकरण]] के माध्यम से निर्मित [[सिलिकॉन नैनोवायर]], नैनोवायर बैटरी और [[फोटोवोल्टिक]] प्रणाली सहित [[इलेक्ट्रोकैमिस्ट्री|विद्युतरसायनीकी]] रूपांतरण और भंडारण रुचि रखते हैं। | ||
; | ; बहुलक: भले ही विद्युतकी उद्योग सिलिकॉन उद्योग के लिए माप की अर्थव्यवस्था प्रदान करता है, क्रिस्टलीय सिलिकॉन अभी भी एक जटिल और अपेक्षाकृत महंगी सामग्री है। दूसरी ओर बहुलक को बड़ी मात्रा में भौतिक विशेषताओं की एक बड़ी विविधता के साथ उत्पादित किया जा सकता है। एमईएमएस उपकरणों को बहुलक से [[ अंतः क्षेपण ढलाई |अंतः क्षेपण ढलाई]] , [[एम्बॉसिंग (निर्माण)|समुद्भरण]] या [[स्टीरियोलिथोग्राफी|स्टीरियोअश्ममुद्रण]] जैसी प्रक्रियाओं द्वारा बनाया जा सकता है और विशेष रूप से डिस्पोजेबल रक्त परीआघूर्ण कारतूस जैसे [[microfluidic|सूक्ष्मद्रविक]] अनुप्रयोगों के लिए उपयुक्त हैं। | ||
; धातुएँ: एमईएमएस तत्वों को बनाने के लिए धातुओं का भी उपयोग किया जा सकता है। जबकि धातुओं में यांत्रिक गुणों के संदर्भ में सिलिकॉन द्वारा प्रदर्शित कुछ फायदे नहीं होते हैं, जब उनकी सीमाओं के भीतर उपयोग किया जाता है, तो धातु बहुत उच्च स्तर की विश्वसनीयता प्रदर्शित कर सकते हैं। धातुओं को इलेक्ट्रोप्लेटिंग, वाष्पीकरण और स्पटरिंग प्रक्रियाओं द्वारा जमा किया जा सकता है। सामान्यतः इस्तेमाल की जाने वाली धातुओं में सोना, निकल, एल्यूमीनियम, तांबा, क्रोमियम, टाइटेनियम, टंगस्टन, प्लैटिनम और चांदी सम्मिलित हैं। | ; धातुएँ: एमईएमएस तत्वों को बनाने के लिए धातुओं का भी उपयोग किया जा सकता है। जबकि धातुओं में यांत्रिक गुणों के संदर्भ में सिलिकॉन द्वारा प्रदर्शित कुछ फायदे नहीं होते हैं, जब उनकी सीमाओं के भीतर उपयोग किया जाता है, तो धातु बहुत उच्च स्तर की विश्वसनीयता प्रदर्शित कर सकते हैं। धातुओं को इलेक्ट्रोप्लेटिंग, वाष्पीकरण और स्पटरिंग प्रक्रियाओं द्वारा जमा किया जा सकता है। सामान्यतः इस्तेमाल की जाने वाली धातुओं में सोना, निकल, एल्यूमीनियम, तांबा, क्रोमियम, टाइटेनियम, टंगस्टन, प्लैटिनम और चांदी सम्मिलित हैं। | ||
; [[चीनी मिट्टी]] | ; [[चीनी मिट्टी|मृत्तिका]]: सिलिकॉन, एल्यूमीनियम और टाइटेनियम के साथ-साथ [[ सिलिकन कार्बाइड | सिलिकन कार्बाइड]] और अन्य सिरेमिक के [[नाइट्राइड]] भौतिक गुणों के लाभप्रद संयोजनों के कारण एमईएमएस निर्माण में तेजी से लागू होते हैं। [[एल्यूमीनियम नाइट्राइड]] [[वर्टज़ाइट संरचना]] में क्रिस्टलीकृत होता है और इस प्रकार [[pyroelectricity|तापविद्युत्]] और दाब वैद्युत् गुण प्रदर्शित करता है जो संकेतक को सक्षम करता है, उदाहरण के लिए, सामान्य और अपरुपण बलों की संवेदनशीलता के साथ सक्षम होता है।<ref name="PC2009">{{cite journal|vauthors=Polster T, Hoffmann M|date=2009|title=Aluminium nitride based 3D, piezoelectric, tactile sensors|journal=Procedia Chemistry|volume=1|issue=1|pages=144–7|doi=10.1016/j.proche.2009.07.036|doi-access=free}}</ref> दूसरी ओर, [[टाइटेनियम नाइट्राइड]], एक उच्च विद्युत चालकता और बड़े [[लोचदार मापांक]] प्रदर्शित करता है, जिससे अल्ट्राथिन बीम के साथ इलेक्ट्रोस्टैटिक एमईएमएस एक्चुएशन योजनाओं को लागू करना संभव हो जाता है। इसके अलावा, बायोकोरोसियन के खिलाफ टीआईएन का उच्च प्रतिरोध बायोजेनिक वातावरण में अनुप्रयोगों के लिए सामग्री को योग्य बनाता है। चित्र एक TiN ग्राउंड प्लेट के ऊपर 50 एनएम पतली विधा़ने योग्य TiN बीम के साथ एक एमईएमएस [[बायोसेंसर|जैवसंकेतक]] की इलेक्ट्रॉन-सूक्ष्म चित्र दिखाता है। दोनों को एक संधारित्र के विपरीत विद्युतग्र के रूप में संचालित किया जा सकता है, क्योंकि बीम विद्युत रूप से अलग-थलग दीवारों में तय किया जाता है। जब किसी तरल पदार्थ को गुहा में निलंबित किया जाता है तो इसकी श्यानता बीम को आधार प्लेट पर विद्युत आकर्षण से झुकने और झुकने के वेग को मापने से प्राप्त हो सकती है।<ref name="JAP2013" /> | ||
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==== भौतिक निक्षेप ==== | ==== भौतिक निक्षेप ==== | ||
भौतिक वाष्प जमाव में एक ऐसी प्रक्रिया होती है जिसमें एक सामग्री को लक्ष्य से हटा दिया जाता है, और सतह पर जमा कर दिया जाता है। ऐसा करने की तकनीकों में [[स्पटरिंग]] की प्रक्रिया सम्मिलित है, जिसमें एक आयन बीम एक लक्ष्य से परमाणुओं को मुक्त करता है, जिससे उन्हें मध्यवर्ती स्थान के माध्यम से स्थानांतरित करने और वांछित सब्सट्रेट पर जमा करने की अनुमति मिलती है, और वाष्पीकरण (निक्षेपण), जिसमें एक पदार्थ से एक सामग्री वाष्पित हो जाती है। एक निर्वात प्रणाली में गर्मी ( | भौतिक वाष्प जमाव में एक ऐसी प्रक्रिया होती है जिसमें एक सामग्री को लक्ष्य से हटा दिया जाता है, और सतह पर जमा कर दिया जाता है। ऐसा करने की तकनीकों में [[स्पटरिंग]] की प्रक्रिया सम्मिलित है, जिसमें एक आयन बीम एक लक्ष्य से परमाणुओं को मुक्त करता है, जिससे उन्हें मध्यवर्ती स्थान के माध्यम से स्थानांतरित करने और वांछित सब्सट्रेट पर जमा करने की अनुमति मिलती है, और वाष्पीकरण (निक्षेपण), जिसमें एक पदार्थ से एक सामग्री वाष्पित हो जाती है। एक निर्वात प्रणाली में गर्मी (तापीय वाष्पीकरण) या एक इलेक्ट्रॉन बीम (ई-बीम वाष्पीकरण) का उपयोग करके लक्ष्य। | ||
==== रासायनिक निक्षेपण ==== | ==== रासायनिक निक्षेपण ==== | ||
रासायनिक जमाव तकनीकों में रासायनिक वाष्प जमाव (सीवीडी) सम्मिलित है, जिसमें वांछित सामग्री को विकसित करने के लिए स्रोत गैस की एक धारा सब्सट्रेट पर प्रतिक्रिया करती है। तकनीक के विवरण के आधार पर इसे और श्रेणियों में विभाजित किया जा सकता है, उदाहरण के लिए LPCVD (कम दबाव वाला रासायनिक वाष्प जमाव) और PECVD (प्लाज्मा-वर्धित रासायनिक वाष्प जमाव)। ऑक्साइड फिल्मों को | रासायनिक जमाव तकनीकों में रासायनिक वाष्प जमाव (सीवीडी) सम्मिलित है, जिसमें वांछित सामग्री को विकसित करने के लिए स्रोत गैस की एक धारा सब्सट्रेट पर प्रतिक्रिया करती है। तकनीक के विवरण के आधार पर इसे और श्रेणियों में विभाजित किया जा सकता है, उदाहरण के लिए LPCVD (कम दबाव वाला रासायनिक वाष्प जमाव) और PECVD (प्लाज्मा-वर्धित रासायनिक वाष्प जमाव)। ऑक्साइड फिल्मों को तापीय ऑक्सीकरण की तकनीक से भी उगाया जा सकता है, जिसमें [[सिलिकॉन डाइऑक्साइड]] की एक पतली सतह परत विकसित करने के लिए (सामान्यतः सिलिकॉन) वेफर को ऑक्सीजन और/या भाप के संपर्क में लाया जाता है। | ||
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यह ज्ञात है कि फ़ोकस-[[आयन बीम लिथोग्राफी|आयन बीम अश्ममुद्रण]] में निकटता प्रभाव के बिना अत्यंत महीन रेखाएँ (50 एनएम से कम रेखा और स्थान प्राप्त किया गया है) लिखने की क्षमता है।<ref>{{cite book | chapter-url=https://www.sciencedirect.com/topics/engineering/beam-lithography | title=अगली पीढ़ी की लिथोग्राफी के लिए सामग्री और प्रक्रियाएं| chapter=Scanning helium ion beam lithography | year=2016 | pages=563–594 | publisher=Elsevier }}</ref> यद्यपि, क्योंकि आयन-बीम अश्ममुद्रण में लेखन क्षेत्र काफी छोटा है, छोटे क्षेत्रों को एक साथ जोड़कर बड़े क्षेत्र पैटर्न बनाए जाने चाहिए। | यह ज्ञात है कि फ़ोकस-[[आयन बीम लिथोग्राफी|आयन बीम अश्ममुद्रण]] में निकटता प्रभाव के बिना अत्यंत महीन रेखाएँ (50 एनएम से कम रेखा और स्थान प्राप्त किया गया है) लिखने की क्षमता है।<ref>{{cite book | chapter-url=https://www.sciencedirect.com/topics/engineering/beam-lithography | title=अगली पीढ़ी की लिथोग्राफी के लिए सामग्री और प्रक्रियाएं| chapter=Scanning helium ion beam lithography | year=2016 | pages=563–594 | publisher=Elsevier }}</ref> यद्यपि, क्योंकि आयन-बीम अश्ममुद्रण में लेखन क्षेत्र काफी छोटा है, छोटे क्षेत्रों को एक साथ जोड़कर बड़े क्षेत्र पैटर्न बनाए जाने चाहिए। | ||
आयन ट्रैक तकनीक एक डीप कटिंग टूल है जिसकी रिज़ॉल्यूशन सीमा लगभग 8 एनएम है जो विकिरण प्रतिरोधी खनिजों, ग्लास और | आयन ट्रैक तकनीक एक डीप कटिंग टूल है जिसकी रिज़ॉल्यूशन सीमा लगभग 8 एनएम है जो विकिरण प्रतिरोधी खनिजों, ग्लास और बहुलक पर लागू होती है। यह बिना किसी विकास प्रक्रिया के पतली फिल्मों में छिद्र उत्पन्न करने में सक्षम है। संरचनात्मक गहराई को या तो आयन रेंज या सामग्री मोटाई द्वारा परिभाषित किया जा सकता है। पहलू अनुपात कई 10 तक<sup>4</sup> तक पहुंचा जा सकता है। तकनीक परिभाषित झुकाव कोण पर सामग्री को आकार और बनावट दे सकती है। रैंडम पैटर्न, सिंगल-आयन ट्रैक स्ट्रक्चर और अलग-अलग सिंगल ट्रैक्स से युक्त एक लक्षित पैटर्न उत्पन्न किया जा सकता है। | ||
[[एक्स-रे लिथोग्राफी|एक्स-रे अश्ममुद्रण]] एक प्रक्रिया है जिसका उपयोग | [[एक्स-रे लिथोग्राफी|एक्स-रे अश्ममुद्रण]] एक प्रक्रिया है जिसका उपयोग विद्युतकीय उद्योग में एक पतली फिल्म के कुछ हिस्सों को चुनिंदा रूप से हटाने के लिए किया जाता है। यह सब्सट्रेट पर एक ज्यामितीय पैटर्न को मास्क से हल्के-संवेदनशील रासायनिक फोटोरेसिस्ट में स्थानांतरित करने के लिए या बस विरोध करने के लिए एक्स-रे का उपयोग करता है। रासायनिक उपचारों की एक श्रृंखला फिर उत्पादित पैटर्न को फोटोरेसिस्ट के नीचे की सामग्री में उकेर देती है। | ||
नैनोडायमंड्स की सतह पर उन्हें नुकसान पहुँचाए बिना पैटर्न बनाने या बनाने का एक सरल तरीका फोटोनिक उपकरणों की एक नई पीढ़ी को जन्म दे सकता है।<ref>{{Cite web|title=डायमंड पैटर्निंग तकनीक फोटोनिक्स को बदल सकती है|url=https://www.technologyreview.com/2014/03/26/112116/diamond-patterning-technique-could-transform-photonics/|access-date=2022-01-08|website=MIT Technology Review|language=en}}</ref> डायमंड संरूपण हीरा एमईएमएस बनाने की एक विधि है। यह हीरे की फिल्मों के लिथोग्राफिक अनुप्रयोग द्वारा सिलिकॉन जैसे सब्सट्रेट के लिए प्राप्त किया जाता है। पैटर्न एक सिलिकॉन डाइऑक्साइड मास्क के माध्यम से चयनात्मक जमाव द्वारा, या जमाव के बाद माइक्रोमशीनिंग या केंद्रित [[आयन मिलिंग मशीन]] द्वारा बनाया जा सकता है।<ref>{{cite book|title=From MEMS to Bio-MEMS and Bio-NEMS: Manufacturing Techniques and Applications|vauthors=Madou MJ|publisher=CRC Press|year=2011|isbn=9781439895245|series=Fundamentals of Microfabrication and Nanotechnology|volume=3|location=Boca Raton|pages=252}}</ref> | नैनोडायमंड्स की सतह पर उन्हें नुकसान पहुँचाए बिना पैटर्न बनाने या बनाने का एक सरल तरीका फोटोनिक उपकरणों की एक नई पीढ़ी को जन्म दे सकता है।<ref>{{Cite web|title=डायमंड पैटर्निंग तकनीक फोटोनिक्स को बदल सकती है|url=https://www.technologyreview.com/2014/03/26/112116/diamond-patterning-technique-could-transform-photonics/|access-date=2022-01-08|website=MIT Technology Review|language=en}}</ref> डायमंड संरूपण हीरा एमईएमएस बनाने की एक विधि है। यह हीरे की फिल्मों के लिथोग्राफिक अनुप्रयोग द्वारा सिलिकॉन जैसे सब्सट्रेट के लिए प्राप्त किया जाता है। पैटर्न एक सिलिकॉन डाइऑक्साइड मास्क के माध्यम से चयनात्मक जमाव द्वारा, या जमाव के बाद माइक्रोमशीनिंग या केंद्रित [[आयन मिलिंग मशीन]] द्वारा बनाया जा सकता है।<ref>{{cite book|title=From MEMS to Bio-MEMS and Bio-NEMS: Manufacturing Techniques and Applications|vauthors=Madou MJ|publisher=CRC Press|year=2011|isbn=9781439895245|series=Fundamentals of Microfabrication and Nanotechnology|volume=3|location=Boca Raton|pages=252}}</ref> | ||
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[[थोक माइक्रोमशीनिंग|बल्क माइक्रोमशीनिंग]] सिलिकॉन-आधारित एमईएमएस का सबसे पुराना प्रतिमान है। सूक्ष्म यांत्रिक संरचनाओं के निर्माण के लिए एक सिलिकॉन वेफर की पूरी मोटाई का उपयोग किया जाता है।<ref name="bulk" />सिलिकॉन को विभिन्न #निक्षारण प्रक्रियाओं का उपयोग करके मशीनीकृत किया जाता है। 1980 और 90 के दशक में संकेतक उद्योग को बदलने वाले उच्च प्रदर्शन दबाव संकेतक और [[ accelerometer |त्वरणमापी]] को सक्षम करने के लिए बल्क माइक्रोमशीनिंग आवश्यक है। | [[थोक माइक्रोमशीनिंग|बल्क माइक्रोमशीनिंग]] सिलिकॉन-आधारित एमईएमएस का सबसे पुराना प्रतिमान है। सूक्ष्म यांत्रिक संरचनाओं के निर्माण के लिए एक सिलिकॉन वेफर की पूरी मोटाई का उपयोग किया जाता है।<ref name="bulk" />सिलिकॉन को विभिन्न #निक्षारण प्रक्रियाओं का उपयोग करके मशीनीकृत किया जाता है। 1980 और 90 के दशक में संकेतक उद्योग को बदलने वाले उच्च प्रदर्शन दबाव संकेतक और [[ accelerometer |त्वरणमापी]] को सक्षम करने के लिए बल्क माइक्रोमशीनिंग आवश्यक है। | ||
भूतल [[थोक माइक्रोमशीनिंग|माइक्रोमशीनिंग]] सब्सट्रेट की सतह पर जमा परतों का उपयोग संरचनात्मक सामग्री के रूप में करता है।<ref name="surface">{{Cite journal|vauthors=Bustillo JM, Howe RT, Muller RS|date=1998|title=माइक्रोइलेक्ट्रोमैकेनिकल सिस्टम्स के लिए सरफेस माइक्रोमशीनिंग|url=http://www.ee.nthu.edu.tw/sclu/surface_micromachining.pdf|journal=[[Proceedings of the IEEE|Proc. IEEE]]|volume=86|issue=8|pages=1552–1574|citeseerx=10.1.1.120.4059|doi=10.1109/5.704260}}</ref> एक ही सिलिकॉन वेफर पर एमईएमएस और एकीकृत परिपथ के संयोजन के लक्ष्य के साथ, प्लेनर एकीकृत परिपथ प्रौद्योगिकी के साथ अधिक संगत सिलिकॉन की माइक्रोमशीनिंग को प्रस्तुत करने के लिए 1980 के दशक के अंत में सरफेस माइक्रोमशीनिंग बनाई गई थी। मूल सतह माइक्रोमशीनिंग अवधारणा पतली पॉलीक्रिस्टलाइन सिलिकॉन परतों पर आधारित थी जो जंगम यांत्रिक संरचनाओं के रूप में प्रतिरूपित थी और अंतर्निहित ऑक्साइड परत के बलिदान निक्षारण द्वारा जारी की गई थी। इंटरडिजिटल कंघी | भूतल [[थोक माइक्रोमशीनिंग|माइक्रोमशीनिंग]] सब्सट्रेट की सतह पर जमा परतों का उपयोग संरचनात्मक सामग्री के रूप में करता है।<ref name="surface">{{Cite journal|vauthors=Bustillo JM, Howe RT, Muller RS|date=1998|title=माइक्रोइलेक्ट्रोमैकेनिकल सिस्टम्स के लिए सरफेस माइक्रोमशीनिंग|url=http://www.ee.nthu.edu.tw/sclu/surface_micromachining.pdf|journal=[[Proceedings of the IEEE|Proc. IEEE]]|volume=86|issue=8|pages=1552–1574|citeseerx=10.1.1.120.4059|doi=10.1109/5.704260}}</ref> एक ही सिलिकॉन वेफर पर एमईएमएस और एकीकृत परिपथ के संयोजन के लक्ष्य के साथ, प्लेनर एकीकृत परिपथ प्रौद्योगिकी के साथ अधिक संगत सिलिकॉन की माइक्रोमशीनिंग को प्रस्तुत करने के लिए 1980 के दशक के अंत में सरफेस माइक्रोमशीनिंग बनाई गई थी। मूल सतह माइक्रोमशीनिंग अवधारणा पतली पॉलीक्रिस्टलाइन सिलिकॉन परतों पर आधारित थी जो जंगम यांत्रिक संरचनाओं के रूप में प्रतिरूपित थी और अंतर्निहित ऑक्साइड परत के बलिदान निक्षारण द्वारा जारी की गई थी। इंटरडिजिटल कंघी विद्युतग्र का उपयोग इन-प्लेन बलों का उत्पादन करने और कैपेसिटिव रूप से इन-प्लेन मूवमेंट का पता लगाने के लिए किया गया था। इस एमईएमएस प्रतिमान ने उदाहरण के लिए कम लागत वाले एक्सेलेरोमीटर के निर्माण को सक्षम किया है। ऑटोमोटिव एयर-बैग प्रणाली और अन्य अनुप्रयोग जहां कम प्रदर्शन और/या उच्च जी-रेंज पर्याप्त हैं। [[एनालॉग डिवाइस|एनालॉग उपकरण]] ने सरफेस माइक्रोमशीनिंग के औद्योगीकरण का उत्तरदायित्व उठाया है और एमईएमएस और एकीकृत परिपथ के सह-एकीकरण को महसूस किया है। | ||
वेफर बॉन्डिंग में एक समग्र संरचना बनाने के लिए दो या दो से अधिक सबस्ट्रेट्स (सामान्यतः एक ही व्यास वाले) को एक दूसरे से जोड़ना सम्मिलित है। कई प्रकार की वेफर बॉन्डिंग प्रक्रियाएं हैं जिनका उपयोग | वेफर बॉन्डिंग में एक समग्र संरचना बनाने के लिए दो या दो से अधिक सबस्ट्रेट्स (सामान्यतः एक ही व्यास वाले) को एक दूसरे से जोड़ना सम्मिलित है। कई प्रकार की वेफर बॉन्डिंग प्रक्रियाएं हैं जिनका उपयोग माइक्रोप्रणाली्स के निर्माण में किया जाता है, जिनमें सम्मिलित हैं: डायरेक्ट या फ्यूजन वेफर बॉन्डिंग, जिसमें दो या दो से अधिक वेफर्स एक साथ बंधे होते हैं जो सामान्यतः सिलिकॉन या कुछ अन्य अर्द्धचालक सामग्री से बने होते हैं; एनोडिक बॉन्डिंग जिसमें बोरॉन-डोप्ड ग्लास वेफर अर्द्धचालक वेफर, सामान्यतः सिलिकॉन से जुड़ा होता है; थर्मोकंप्रेशन बॉन्डिंग, जिसमें वेफर बॉन्डिंग को सुविधाजनक बनाने के लिए एक मध्यस्थ पतली-फिल्म सामग्री परत का उपयोग किया जाता है; और यूटेक्टिक बॉन्डिंग, जिसमें दो सिलिकॉन वेफर्स को जोड़ने के लिए सोने की एक पतली-फिल्म परत का उपयोग किया जाता है। इन विधियों में से प्रत्येक का परिस्थितियों के आधार पर विशिष्ट उपयोग होता है। अधिकांश वेफर बॉन्डिंग प्रक्रियाएं सफलतापूर्वक बॉन्डिंग के लिए तीन आधारभूत मानदंडों पर निर्भर करती हैं: बॉन्ड किए जाने वाले वेफर्स पर्याप्त रूप से फ्लैट होते हैं; वेफर सतहें पर्याप्त रूप से चिकनी होती हैं; और वेफर सतहें पर्याप्त रूप से साफ हैं। वेफर बॉन्डिंग के लिए सबसे कड़े मानदंड सामान्यतः डायरेक्ट फ्यूजन वेफर बॉन्डिंग होते हैं क्योंकि एक या एक से अधिक छोटे कण भी बॉन्डिंग को असफल बना सकते हैं। इसकी तुलना में, मध्यस्थ परतों का उपयोग करने वाले वेफर बॉन्डिंग तरीके प्रायः अधिक क्षमाशील होते हैं। | ||
संकेतक, इंक-जेट नोजल और अन्य उपकरणों के औद्योगिक उत्पादन में थोक और सतह सिलिकॉन माइक्रोमशीनिंग दोनों का उपयोग किया जाता है। लेकिन कई मामलों में इन दोनों के बीच का अंतर कम हो गया है। एक नई निक्षारण तकनीक, [[गहरी प्रतिक्रियाशील-आयन नक़्क़ाशी|गहरी प्रतिक्रियाशील-आयन निक्षारण]], ने बल्क माइक्रोमशीनिंग के विशिष्ट प्रदर्शन को कंघी संरचनाओं और सतह माइक्रोमशीनिंग के इन-प्लेन ऑपरेशन के साथ जोड़ना संभव बना दिया है। जबकि सरफेस माइक्रोमशीनिंग में संरचनात्मक परत की मोटाई 2 माइक्रोमीटर की सीमा में होना सामान्य है, एचएआर सिलिकॉन माइक्रोमशीनिंग में मोटाई 10 से 100 माइक्रोमीटर तक हो सकती है। HAR सिलिकॉन माइक्रोमशीनिंग में सामान्यतः उपयोग की जाने वाली सामग्री मोटी पॉलीक्रिस्टलाइन सिलिकॉन होती है, जिसे एपि-पॉली के रूप में जाना जाता है, और बंधुआ सिलिकॉन-ऑन-इन्सुलेटर (एसओआइ) वेफर्स यद्यपि बल्क सिलिकॉन वेफर के लिए प्रक्रियाएं भी बनाई गई हैं (SCREAM)। ग्लास फ्रिट बॉन्डिंग, एनोडिक बॉन्डिंग या एलॉय बॉन्डिंग द्वारा दूसरे वेफर को एमईएमएस संरचनाओं की सुरक्षा के लिए उपयोग किया जाता है। एकीकृत परिपथ सामान्यतः एचएआर सिलिकॉन माइक्रोमशीनिंग के साथ संयुक्त नहीं होते हैं। | संकेतक, इंक-जेट नोजल और अन्य उपकरणों के औद्योगिक उत्पादन में थोक और सतह सिलिकॉन माइक्रोमशीनिंग दोनों का उपयोग किया जाता है। लेकिन कई मामलों में इन दोनों के बीच का अंतर कम हो गया है। एक नई निक्षारण तकनीक, [[गहरी प्रतिक्रियाशील-आयन नक़्क़ाशी|गहरी प्रतिक्रियाशील-आयन निक्षारण]], ने बल्क माइक्रोमशीनिंग के विशिष्ट प्रदर्शन को कंघी संरचनाओं और सतह माइक्रोमशीनिंग के इन-प्लेन ऑपरेशन के साथ जोड़ना संभव बना दिया है। जबकि सरफेस माइक्रोमशीनिंग में संरचनात्मक परत की मोटाई 2 माइक्रोमीटर की सीमा में होना सामान्य है, एचएआर सिलिकॉन माइक्रोमशीनिंग में मोटाई 10 से 100 माइक्रोमीटर तक हो सकती है। HAR सिलिकॉन माइक्रोमशीनिंग में सामान्यतः उपयोग की जाने वाली सामग्री मोटी पॉलीक्रिस्टलाइन सिलिकॉन होती है, जिसे एपि-पॉली के रूप में जाना जाता है, और बंधुआ सिलिकॉन-ऑन-इन्सुलेटर (एसओआइ) वेफर्स यद्यपि बल्क सिलिकॉन वेफर के लिए प्रक्रियाएं भी बनाई गई हैं (SCREAM)। ग्लास फ्रिट बॉन्डिंग, एनोडिक बॉन्डिंग या एलॉय बॉन्डिंग द्वारा दूसरे वेफर को एमईएमएस संरचनाओं की सुरक्षा के लिए उपयोग किया जाता है। एकीकृत परिपथ सामान्यतः एचएआर सिलिकॉन माइक्रोमशीनिंग के साथ संयुक्त नहीं होते हैं। | ||
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एमईएमएस के कुछ सामान्य व्यावसायिक अनुप्रयोगों में सम्मिलित हैं: | एमईएमएस के कुछ सामान्य व्यावसायिक अनुप्रयोगों में सम्मिलित हैं: | ||
*[[इंकजेट प्रिंटर]], जो कागज पर स्याही जमा करने के लिए [[ piezoelectric | पीजोइलेक्ट्रिक]] या | *[[इंकजेट प्रिंटर]], जो कागज पर स्याही जमा करने के लिए [[ piezoelectric | पीजोइलेक्ट्रिक]] या तापीय बबल उत्क्षेपण का उपयोग करते हैं। | ||
*[[एयरबैग]] परिनियोजन और [[इलेक्ट्रॉनिक स्थिरता नियंत्रण|विद्युतकीय स्थिरता नियंत्रण]] सहित बड़ी संख्या में उद्देश्यों के लिए आधुनिक कारों में एक्सेलेरोमीटर के रूप में प्रयोग किए जाते हैं। | *[[एयरबैग]] परिनियोजन और [[इलेक्ट्रॉनिक स्थिरता नियंत्रण|विद्युतकीय स्थिरता नियंत्रण]] सहित बड़ी संख्या में उद्देश्यों के लिए आधुनिक कारों में एक्सेलेरोमीटर के रूप में प्रयोग किए जाते हैं। | ||
* जड़त्वीय माप इकाइयाँ (आईएमयू): | * जड़त्वीय माप इकाइयाँ (आईएमयू): | ||
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*उपभोक्ता विद्युतकी में [[इंटरफेरोमेट्रिक मॉड्यूलेटर डिस्प्ले]] अनुप्रयोग, मिरासोल डिस्प्ले में पाई जाने वाली परावर्तक डिस्प्ले तकनीक , इंटरफेरोमेट्रिक मॉड्यूलेशन बनाने के लिए उपयोग की जाती है। | *उपभोक्ता विद्युतकी में [[इंटरफेरोमेट्रिक मॉड्यूलेटर डिस्प्ले]] अनुप्रयोग, मिरासोल डिस्प्ले में पाई जाने वाली परावर्तक डिस्प्ले तकनीक , इंटरफेरोमेट्रिक मॉड्यूलेशन बनाने के लिए उपयोग की जाती है। | ||
*द्रव त्वरण, जैसे कि माइक्रो-कूलिंग के लिए | *द्रव त्वरण, जैसे कि माइक्रो-कूलिंग के लिए | ||
* पीजोइलेक्ट्रिक सहित सूक्ष्म | * पीजोइलेक्ट्रिक सहित सूक्ष्म माप पर [[ऊर्जा संचयन] | ||