Increasing the quality factor of microcantilevers in a fluid environment

• Main Author: Castonguay, Francois
• Other Authors: Peter H Grutter (Internal/Supervisor)
• Format: Others
• Language: en
• Published: McGill University 2011
• Subjects: Physics - Atomic
• Online Access: http://digitool.Library.McGill.CA:80/R/?func=dbin-jump-full&object_id=96942

The need to improve the quality factor of Atomic Force Microscopy cantileversimmersed in fluid has been demonstrated in great length, especially in the caseswhere samples need to be in their natural liquid environment. For that reasona series of low pressure chemical vapor deposited silicon nitride cantilevers werecreated based on a series of defined parameters. Each cantilever had a fixed surfacearea of 5600μm2, comparable with the rectangular cantilever of dimension of 140μmby 40μm used as a reference. A procedure to fabricate these levers in a clean roomenvironment, as well as issues that came up during the fabrication, is explained indetail. Each measurement was done on our in-house setup. The main componentsof this apparatus are a focussed laser, a sample holder and a split photodiode. Theresults obtained were not as impressive as we had hope although some cantileversshowed a significant decrease in the quality factor, helping us direct future workon the subject. One cantilever (#9) did however show equivalent performance withrespect to the reference cantilever and even slightly increasing the quality factor ratioin the second mode. === Le besoin criant d'augmenter le facteur de qualité de micros-levier immergée dans un fluide utilisé en microscopie de force atomique a été démontré a mainte reprise, plus particulièrement dans le cas ou les échantillons devais être dans leur environnent liquide naturelle. C'est pour cette raison qu'une série de micro-levier ont été crée sur une basse de paramètre prédéfini et avec un dépôt de nitrure de silicium chimique en phase vapeur sous pression réduite. Chaque micros-leviers a une aire de surface de 5600μm2, pouvant ainsi être comparé avec le micro-levier de référence ayant pour dimension 140μm par 40μm. Une procédure pour fabriquer c'est micros-leviers dans un environnent de salle blanche, ainsi que les méthodes utiliser pour contrevenir aux problèmes encourus durant la fabrication, sont expliqués en détail. Chaque prise de mesure a été effectué sur notre appareil fait maison ayant comment composante principale un laser focalisé, un porte échantillon et une photodiode divisée. Les résultats obtenu n'ont pas été a la hauteur de nos attentes, néanmoins certain micros-leviers ont démontrés une réduction significative de leur facteur de qualité, nous aidant donc à diriger le travail futur sur le sujet. Un microlevier (#9), a par contre démontré une performance équivalente par rapport au micro-levier de référence augmentant même le ratio de facteur de qualité pour le 2e mode d'opération.