ΚΕΦΑΛΑΙΟ 3ΟΚΑΤΑΣΚΕΥΗ ΚΑΙ ΛΕΙΤΟΥΡΓΙΑ ΑΙΣΘΗΤΗΡΑ

Περίληψη
Επάνω σε υποστρώματα οξειδωμένου πυριτίου και πολυιμίδιου αναπτύχθηκαν
αισθητήρες παραμορφώσεως από ηλεκτρόδια χρυσού και νανοσωματίδια πλατίνας. Στην
ανίχνευση παραμόρφωσης παρατηρήθηκε συντελεστής ευαισθησίας 700, ο οποίος είναι δυο
τάξεις μεγέθους μεγαλύτερος από αυτόν που παρατηρείται στα αισθητήρες από συνεχείς
μεταλλικές ταινίες και επτά φορές μεγαλύτερος από τις υπάρχουσες διατάξεις παραμόρφωσης
που βασίζονται σε ημιαγωγούς. Η μετρούμενη αντίσταση εξαρτάται στο μεγαλύτερο βαθμό
από την μεταξύ απόσταση των σωματιδίων, η οποία μεταβάλλεται όταν το υπόστρωμα είναι
παραμορφωθεί.
Παραδοσιακά, οι αισθητήρες παραμόρφωσης κατασκευάζονται είτε από μεταλλικά
είτε από ημιαγώγιμα υλικά. Η βασική αρχή λειτουργίας σε αυτούς είναι η μεταβολή της
αντίστασης με την παραμόρφωση. Πιο πρόσφατα αντικείμενα νανοτεχνολογίας, όπως οι
νανοσωλήνες άνθρακα μέσα σε ένα πολυμερές πλέγμα[1][2] έχουν ερευνηθεί προς
υψηλότερη ευαισθησία και χαμηλότερο κόστος της συσκευής. Η αλλαγή αντίστασης σε αυτή
την περίπτωση οφείλεται σε εγγενείς ιδιότητες του υλικού των νανοσωλήνων άνθρακα που
παρουσιάζουν υψηλό συντελεστή πιεζοαντίστασης. Έχει επίσης αποδειχθεί ότι η οργάνωση
μεταλλικών νανοσωματιδίων ανάμεσα σε δύο ηλεκτρόδια αγωγιμότητας εμφανίζουν πολύ
υψηλότερη ευαισθησία παραμόρφωσης από αυτή των διατάξεων που αποτελούνται από
συνεχείς μεταλλικές ταινίες (συντελεστής ευαισθησίας 2) και παρόμοιας τάξης με διατάξεις
από ημιαγωγούς (συντελεστής ευαισθησίας 100). Η υψηλή ευαισθησία στη μεταβολή της
αντίστασης κατά την παραμόρφωση δεν οφείλεται στις εγγενείς ιδιότητες του υλικού αλλά
στο φαινόμενο της σήραγγας που αναπτύσσεται ως κυρίαρχος μηχανισμός μεταφοράς
ηλεκτρονίων μεταξύ των νανοσωματιδίων[1] στη διάταξη. Στην παρούσα εργασία ερευνούμε
αυτό το είδος του αισθητήρα παραμόρφωσης.
Τα τελευταία χρόνια έχουν αναπτυχθεί στο εργαστήριο δύο τεχνικές για την
νανοσωματιδίων σε θερμοκρασία δωματίου οι οποίες είτε βασίζονται στην εκτύπωση
εναπόθεση (ink-jet) είτε στην εναπόθεση σε κενό 4,5 . Ενώ ink-jet τεχνική είναι απλούστερη
παρουσιάζει προβλήματα που σχετίζονται με την ομοιομορφία (ελεγχόμενη πυκνότητα
εναπόθεσης) των νανοσωματιδίων στην επιφάνεια εναπόθεσης. Από την άλλη πλευρά η
τεχνική εναπόθεσης σε κενό με βάση την τεχνική sputtering δίνει ελεγχόμενο μέγεθος καθώς
5