Los sensores de presión miniaturizados se utilizan ampliamente en aplicaciones mecánicas y biomédicas, por ejemplo, en la medición de la presión del combustible en los automóviles o en el control de la presión arterial en los pacientes. Woo-Tae Park y sus colaboradores del Instituto A * STAR de Microelectrónica1 han desarrollado un sensor basado en nanocables que es tan sensible que puede detectar incluso cambios de presión muy bajos.

La mayoría de los sensores de presión miniaturizados aprovechan las propiedades intrínsecas de los materiales piezorresistivos. Un cambio estructural en tal material, inducida, por ejemplo, por una fuerza externa, resulta en un cambio complementario en su resistencia eléctrica. Sin embargo, Los materiales piezorresistivos tienen dos limitaciones principales. Primeramente, estos materiales no son particularmente sensibles, lo que significa que las presiones bajas producen señales electrónicas débiles. En segundo lugar, estos materiales pueden generar mucho ruido eléctrico, que puede enmascarar la verdadera señal de medición. Un transductor ideal debe tener una alta relación señal / ruido (SNR). Park y sus compañeros de trabajo ahora han utilizado nanocables para crear un sensor de presión con propiedades SNR mejoradas.

Investigaciones anteriores han demostrado que los nanocables pueden exhibir altos efectos piezorresistivos debido a su pequeño tamaño. Para aprovechar esto, Park y sus colaboradores utilizaron técnicas de procesamiento de materiales de última generación para suspender dos nanocables de silicio entre dos electrodos en un sustrato de silicio sobre aislante. Cada cable tenía unos cientos de nanómetros de largo y aproximadamente 10 nanómetros de ancho. Estaban cubiertos de silicio amorfo que los protegía y actuaba como una conexión eléctrica. conocido como la puerta. Los investigadores adjuntaron a esto un diafragma circular:una membrana de dos capas de nitruro de silicio y dióxido de silicio. Por lo tanto, cualquier tensión en el diafragma se transfirió a la estructura de nanocables.

El equipo caracterizó su sensor pasando una corriente de aire controlada a través de él. Los amperímetros midieron la corriente que fluía a través del dispositivo cuando se aplicó un potencial eléctrico conocido a través de los dos electrodos. Un voltaje adicional, el sesgo de la puerta, También se aplicó entre uno de los electrodos y la puerta. Park y sus compañeros de trabajo demostraron que podían lograr un aumento de cuatro veces en la sensibilidad a la presión invirtiendo la dirección de este sesgo de la puerta. Esta, ellos creen, es el resultado del voltaje de polarización que controla el confinamiento de los electrones dentro de los canales de nanocables, un concepto comúnmente empleado en los llamados transistores de efecto de campo. Una evaluación de las características de ruido del dispositivo también mostró mejoras significativas con la elección correcta de los parámetros operativos.

Park y sus compañeros de trabajo creen que el dispositivo proporciona una ruta prometedora para aplicaciones que requieren sensores de presión miniaturizados que consumen poca energía.