Mikro-elektro-mekanik sistemler (MEMS), mikroelektronik ve mikromekanik
bileşenlerden oluşan teknolojiler ve cihazlardır.
Mikroelektromekanik sistemler, mekanik elementler, sensörler,
aktuatörler ve elektronik bileşenler içeren yarıiletken (genellikle silikon)
bir substrat üzerine monte edilmiş entegre cihazlardır. Mikromekanik elementlerin (sistem
bileşenleri) boyutları tipik olarak 1-100 mikron arasında, MEMS entegre
devreleri kristalleri 20 mikrometreden bir milimetreye kadar değişebilir.
Mikroelektromekanik sistemler, ince film biriktirme, litografik
paternleme, oymabaskı (etching) gibi standart proseslere dayanan CMOS*,
BiCMOS** gibi yarıiletken üretim teknolojileri kullanılarak üretilmektedir. (*
CMOS: complimentary metal-oxide-semiconductor transistor, BiCMOS**: bipolar
complimentary MOS-transistor) MEMS'in
mekanik ve elektromekanik bileşenlerini üretmek için uygun mikroişleme
prosesleri kullanılır. Bu prosesler, bir silikon substratın elementlerinin
seçici şekilde oyulmasına veya yeni yapısal tabakaların ilave edilmesine izin
verir.
Yarıiletken elektronikler ve mikrometrik yöntemlerle üretilmiş mekanik
elementlerin kombinasyonuyla hazırlanan MEMS’le, bir çip üzerinde tam işlevli
bir laboratuvar geliştirilebilir. Mikroişlemcilerin hesaplama gücü, entegre
mikrosensörlerle çevrenin algılanması ve entegre mikroaktuatörler ile çevreye
müdahale etme yeteneğiyle zenginleştirilmiştir. MEMS sistemin "gözleri" ve
"elleri" haline gelirken, sistemin çevreye ait çeşitli parametreleri
algılayıp kontrol edebilmesini sağlayan mikroelektronik entegre devre
"beyin" olarak hizmet eder. Sistemin mikrosensörleri mekanik,
sıcaklık, biyolojik, kimyasal, optik ve magnetik parametreleri ölçerek farklı
çevresel verileri toplayabilir; mikroişlemciler elde edilen verileri işler ve
hareket, konumlandırma, stabilizasyon, filtreleme ve diğer süreçleri kontrol
eden mikroaktuatörler kullanarak bu parametrelere yanıt vermek için karar verme
algoritmasına girerler.
MEMS cihazlarının
üretimi, nispeten düşük bir maliyetle, küçük bir yarıiletken çip üzerinde son
derece karmaşıklık, işlevsel kabiliyetler ve güvenilirlik ile karakterize
edilen sistemlerin uygulanmasını sağlayan mikro elektroniklerden türetilen
çoklu işlem yöntemlerinin uygulanmasını kapsar.
MEMS teknolojiler, giderek daha küçük boyutlu komponentlerin
üretilebilmesine olanak sağladığından, bugün çok çeşitli cihazların imalatı
için kullanılmaktadırlar. En yaygın cihazlara tipik bazı örnekler:
1. Akselerometreler; otomotiv endüstrisinde hava yastığı sensörlerinde
kullanılan hızlanmayı ölçen cihazlar.
2. Digital mikroayna cihazı (micromirror device-DMD); bir mikroayna
dizisinden oluşan optik bir modülatördür. DMD, arka arkaya kendi
mikroaynalarını AÇIK ve KAPALI hale getirerek ve gelen ışığı optik projeksiyon
sistemine (AÇIK) veya absorbere (KAPALI) yansıtan bir görüntü oluşturur.
3. Mikrokapiler cihazlar; belirli miktarda substansın hassas olarak
verilmesi için mikrokanallı silikon çiplerdir. Bu cihazlar, mürekkep
püskürtmeli yazıcılarda kağıda mürekkep püskürtmek için, veya bir glikoz
sensörü ve bir insülin dispenserden oluşan entegre bir tıbbi mikrocihazda
kullanılabilir..
Şekil: MEMS-bazlı bazı malzemeler: (a) hareketli mikrodişliler, (b) mikrodinamometre, (c) mikroktuatör; (d) işletme dişlisi, (e) optik şalter, (f) mikrotransmisyon sistem, (g) silikon mikroayna, (h) ışık kesici, (i) üç-silindirli buhar motoru
