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Micro-accelerometer Based on Vertically Movable Gate Field Effect Transistor

Nano-Micro Letters 2015年第3期7卷 282-290页

作者： Heung Seok Kang Kang-Hee Lee Dong-Youk Yang Byoung Hee You In-Hyouk Song Korea Atomic Energy Research Institute LOGTECH Co. Ltd 914 Gumgang Hightech Valley 1st Department of Engineering Technology Texas State University601 University Dr. San Marcos TX 78666 USA

A vertically movable gate field effect transistor(vmgfet) is proposed and demonstrated for a microaccelerometer application. The vmgfet using air gap as an insulator layer allows the gate to move on the substrate vertically by external forces. Finite element analysis is used to simulate mechanical behaviors of the designed structure. For the simulation, the ground acceleration spectrum of the 1952 Kern County Earthquake is employed to investigate the structural integrity of the sensor in vibration. Based on the simulation, a prototype vmgfet accelerometer is fabricated from silicon on insulator wafer. According to current–voltage characteristics of the prototype vmgfet, the threshold voltage is measured to be 2.32 V, which determines the effective charge density and the mutual transconductance of1.545910-8C cm-2and 6.59 m A V-1, respectively. The device sensitivity is 9.36–9.42 m V g-1in the low frequency,and the first natural frequency is found to be 1230 Hz. The profile smoothness of the sensed signal is in 3 d B range up to1 k Hz.

关键词： MEMS Micro-accelerometer Suspended gate FET Vertically movable gate FET vmgfet

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