Original title: Výroba a testování částí MEMS zařízení pro mikromanipulace
Translated title: Fabrication and testing of MEMS device components for micromanipulation
Authors: Binková, Petra ; Prášek, Jan (referee) ; Liška, Jiří (advisor)
Document type: Master’s theses
Year: 2020
Language: cze
Publisher: Vysoké učení technické v Brně. Fakulta strojního inženýrství
Abstract: [cze] [eng]
Tato diplomová práce se zabývá výrobou a testováním MEMS zařízení určených pro mikromanipulace s případnou možností jejich využití v rastrovacím elektronovém mikroskopu, což zahrnuje manipulace s mikroobjekty, kterými jsou například kovové mikročástice, mikrovlákna či dokonce biologické vzorky. V první kapitole je provedena rešerše zabývající se mikrosystémy a problematikou MEMS zařízení. V navazující kapitole jsou popsány různé typy mikromanipulací včetně MEMS variant. Třetí kapitola se zabývá možnými technikami mikrovýroby. Čtvrtá kapitola obsahuje experimentální část této práce, ve které byly předloženy dvě verze křemíkových mikrokleští. S ohledem na dostupná řešení mikromanipulátorů, principiální a prostorové omezení v elektronovém mikroskopu byl vybrán princip uchycení předmětu pomocí piezoelektrického aktuátoru. K výrobě mikrokleští byla použita přímá optická litografie a hloubkové reaktivní iontové leptání, přičemž bylo nutné dané techniky nejprve optimalizovat pro zvolenou aplikaci. Během optimalizací byly vyřešeny různé problémy včetně eliminace tvorby černého křemíku, leptání úzkých hlubokých struktur a podobně. Podařilo se úspěšně zvládnout výrobu prototypu jedné z navržených verzí mikromanipulátorů. Vyrobené mikromanipulátory byly následně testovány pod optickým mikroskopem. Během testování bylo nutné modifikovat polohu aktuátoru v zařízení tak, aby bylo zajištěno sevření čelistí manipulátoru. This diploma thesis deals with the production and testing of MEMS devices intended for micromanipulations with a possibility of their usage in a scanning electron microscope, which includes manipulation of microobjects such as metal microparticles, microfibres or even biological samples. The first chapter contains a detailed study of microsystems and MEMS devices. The next chapter describes various types of micromanipulations, including MEMS. The third chapter deals with possible techniques of microfabrication. The fourth chapter contains experimental part of this work, in which two versions of silicon microgrippers were proposed. Considering available solutions of micromanipulators, principal and spatial limitations in the electron microscope, the piezoelectric actuator was chosen as the gripping principle. Direct write laser lithography and deep reactive ion etching were used to produce the microgrippers, and it was necessary to optimize these techniques for selected application. During the optimizations, various problems were solved, including the elimination of black silicon formation, unsuccessful etching of narrow deep structures, etc. Prototype of one of the proposed microgripper was successfully created. The manufactured micromanipulators were subsequently tested under an optical microscope. During testing, it was necessary to modify the position of the actuator in the device to ensure that the jaws of the manipulator are clamped.
Keywords: DRIE; dry etching; DWL.; MEMS; microgripper; micromanipulation; micromanipulator; optical lithography; DRIE; DWL.; MEMS; mikrokleště; mikromanipulace; mikromanipulátor; optická litografie; suché leptání

Institution: Brno University of Technology (web)
Document availability information: Fulltext is available in the Brno University of Technology Digital Library.
Original record: http://hdl.handle.net/11012/212174

Permalink: http://www.nusl.cz/ntk/nusl-530423


The record appears in these collections:
Universities and colleges > Public universities > Brno University of Technology
Academic theses (ETDs) > Master’s theses