Membrane in grafene per migliorare i sensori MEMS

Un gruppo di ricercatori dello Swedish KTH Royal Institute of Technology di Stoccolma ha scoperto che l'impiego del grafene può incrementare la sensibilità dei sensori MEMS (Micro Electro Mechanical System) di circa 100 volte rispetto alle strutture attualmente impiegate.

Frank Niklaus, professore presso il KTH, ha commentato: "Il vantaggio dell'impiego di membrane di grafene per sensori piezoresistivi sta nella loro estrema sottigliezza. La sensibilità di un sensore a membrana piezoresistiva cresce con un ridoddo spessore della membrana".

I sensori piezoresistivi vengono utilizzati per rilevare differenze di pressione e sono di norma realizzati con l'impiego di piezoresistenze in silicio in maniera tale che il valore della resistenza possa consentire di risalire al valore della pressione. Declinati in forma MEMS questo tipo di sensori sono costituiti da una membrana sospesa su di una cavità, realizzata "scavando" il diossido di silicio sullo strato sottostante la membrana.

La versione realizzata dai ricercatori del KTH sospende un sottile strato di grafene su una cavità ricavata in una pellicola di diossido di silicio su un substrato in silicio. Lo spessore della membrana in grafene, al di sotto del nanomero per il monostrato, incrementa di conseguenza la sensibilità dell'effetto elettromeccanico che sta alla base del funzionamento del sensore. Questo tipo di struttura consente di realizzare sensori di qualche micron di lunghezza, rispetto ai centinaia di micron dei sensori piezoresistivi in silicio realizzati attualmente.

"Qualunque sensore MEMS che si basa sull'effetto piezoresistivo con una configurazione di membrana può beneficiare di questo concetto" ha commentato Niklaus. Al progetto hanno collaborato anche alcuni ricercatori dell'Università di Udine e dell'Università di Seigen (Germania). Il progetto è stato finanziato dall'European Research Council, dal Deutsche Forschungsgemeinschaft e dal MIUR.