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Ultra High Frequency Vibrometer for MEMS/NEMS characterization

Applicant Villanueva Torrijo Luis Guillermo
Number 177011
Funding scheme R'EQUIP
Research institution Advanced NEMS Laboratory EPFL - STI - IGM - NEMS
Institution of higher education EPF Lausanne - EPFL
Main discipline Mechanical Engineering
Start/End 01.03.2018 - 28.02.2019
Approved amount 164'700.00
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All Disciplines (5)

Discipline
Mechanical Engineering
Material Sciences
Condensed Matter Physics
Electrical Engineering
Microelectronics. Optoelectronics

Keywords (2)

MENS/NEMS characterization; Ultrahigh frequency vibrometer

Lay Summary (French)

Lead
Système pour la mesure des vibrations à tres haute frequènce des MEMS et NEMS
Lay summary

Dans la deuxième partie du siècle dernier, nous avons assisté à une course sans précédent pour réduire les dimensions des circuits intégrés et, en même temps, une augmentation de la fréquence de fonctionnement. De manière parallèle, les résonateurs mécaniques ont également diminué leur taille et augmenté leur fréquence de fonctionnement. Malheureusement, l'équipement de caractérisation correspondant n'a pas suivi cette tendance de l'augmentation des fréquences mécaniques. C'est parce que la caractérisation des vibrations mécaniques à hautes fréquences est plutôt difficile. En effet, presque aucun appareil commercial ne peut mesurer le mouvement mécanique au-dessus de 20 MHz.

Cette proposition vise à combler cette lacune. Nous ciblons l'achat d'un vibromètre à ultra-haute fréquence qui permet une caractérisation mécanique jusqu'à (au moins) 1 GHz. De plus, la reconstruction 3D des formes de mode vibratoire avec une résolution latérale inférieure à 1 micromètre devrait être possible. Cette proposition a été préparée par six co-PIs avec un besoin de recherche important pour l'équipement.

Très important, aucun équipement comme celui demandé n'existe en Suisse. Avoir un tel outil polyvalent, qui en même temps est facile à utiliser, sera un atout non seulement pour les projets actuellement en cours chez les co-PIs. Il sera également important pour la recherche future en MEMS et NEMS dans tout la Suisse.

Direct link to Lay Summary Last update: 23.01.2018

Responsible applicant and co-applicants

Project partner

Associated projects

Number Title Start Funding scheme
170590 2D Piezoelectric NEMS 01.07.2017 SNSF Professorships
172487 Métamatériaux non-réciproques pour un nouveau degré de contrôle des ondes 01.09.2017 Project funding (Div. I-III)
157566 DIAMOND NANO-OPTO-ELECTROMECHANICAL SYSTEMS 01.06.2015 SNSF Professorships
144268 Solid-Gap Resonators 01.03.2013 Project funding (Div. I-III)
144695 P-NEMS: PiezoElectric-Nano-electro-mechanical sensors 01.07.2013 SNSF Professorships
170759 HF Vapor Etcher for Stiction Free Release of Suspended Micro- and Nanostructures 01.12.2016 R'EQUIP

Abstract

Within the second part of last century we have witnessed an unprecedented race to decrease dimensions of Integrated Circuits and, at the same time, an increase of the operating frequency. In a parallel way, mechanical resonators have also been decreasing in size and increasing their operating frequency. Unfortunately, the corresponding testing equipment has not followed this trend of increasing mechanical frequencies. This is because characterizing mechanical vibrations at high frequencies is rather challenging. Indeed, almost no commercial device can measure mechanical movement above 20 MHz.This proposal aims to cover this gap. We target the purchase of an ultra-high frequency vibrometer that allows for mechanical characterization up to (at least) 1 GHz. In addition, 3D reconstruction of the vibrational mode shapes with lateral resolution below 1 micrometer should be possible.No equipment like the one requested exists in Switzerland. Having such a versatile tool, which at the same time is easy to use, will be an asset not only for projects currently on going or listed under the co-PIs. It will also be important for future research in MEMS and NEMS, including not only EPFL community but more generally the whole Swiss MEMS research community.
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