Instrumentación

Optical sensing technique for Young's modulus measurements in piezoelectric materials

S.J. Pérez Ruíz ^a,c, J.A. Montero Díaz^c, S. Alcántara Iniesta^b, P.R. Hernández ª, and R. Castañeda G.^c

ª Sección de Bioelectrónica, Dpto. Ingeniería Eléctrica, Centro de Investigación y Estudios Avanzados, Instituto Politécnico Nacional. e–mail: jesus.perez@ccadet.unam.mx, parohero@cinvestav.mx

^b Centro de Investigaciones en Dispositivos Semiconductores, Instituto de Ciencias, Benemérita Universidad Autónoma de Puebla. e–mail: salvador@siu.buap.mx

^c Centro de Ciencias Aplicadas y de Desarrollo Tecnológico, Universidad Nacional Autónoma de México, e–mail: juanantono@yahoo.com, rosalba.castaneda@ccadet.unam.mx

Recibido el 4 de febrero de 2008
Aceptado el 5 de mayo de 2008

Abstract

In the design of microsensors using microelectromechanical system (MEMS) technology, it is necessary to know the elastic properties of the materials employed in their fabrication. Reliable mechanical properties of the materials are critical to the safety and correct functioning of these microdevices. Mechanical testing of microstructures that are only a few microns thick requires novel techniques and specialized procedures for preparation and handling. In this paper a simplified optic sensing is used to measure the Young's modulus in piezoelectric cantilever. This optical technique was chosen because it is the most appropriate when working with small devices, besides being easily implemented and low cost.

Keywords: Young's Modulus; piezoelectric cantilever.

Resumen

En el diseño de micro sensores utilizando la tecnología de sistemas micro electromecánicos (MEMS por sus siglas en inglés), es necesario conocer las propiedades mecánicas de los materiales empleados. Las propiedades mecánicas fidedignas son críticas para el funcionamiento correcto y seguro de estos micro dispositivos. Someter a prueba a micro estructuras cuyo grosor es de una cuantas micras requiere técnicas nuevas y procedimientos especializados para su preparación y manejo. En este trabajo se utiliza un sensado óptico simplificado para medir el módulo de Young en trampolines piezoeléctricos. Esta técnica óptica se eligió debido a que es la mas apropiada cuando se trabaja con dispositivos pequeños; además es fácil de instrumentar y de bajo costo.

Descriptores: Módulo de Young; trampolín piezoeléctrico.

PACS: 62.20.de; 81.70Fy; 7.10Cm

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