Abstract

We demonstrate a proof of concept of a novel and compact integrated mechano-optical sensor for H2 detection based on a microcantilever suspended above a Si3N4 grated waveguide. The fabricated devices are mechanically and optically modeled and characterized. Sensing operation of the sensor is demonstrated with 1% H2 in N2. The error in detection of the cantilever bending induced by absorption of H2 is estimated to be approximately 10nm. Significantly improved sensitivity (down to 33pm) is expected for reduced initial bending of the microcantilever. The simulation and experimental results are in good agreement and provide a good guideline for further optimization of the sensor.

© 2011 Optical Society of America

Full Article  |  PDF Article

References

  • View by:
  • |
  • |
  • |

  1. M. J. Madou, Fundamentals of Microfabrication: The Science of Miniaturization, 2nd ed. (CRC Press, 2002).
  2. M. Alvarez and L. M. Lechuga, Analyst 135, 827 (2010).
    [CrossRef] [PubMed]
  3. S. Okuyama, Y. Mitobe, K. Okuyama, and K. Matsushita, Jpn. J. Appl. Phys. 39, 3584 (2000).
    [CrossRef]
  4. D. R. Baselt, B. Fruhberger, E. Klaassen, S. Cemalovic, C. L. Britton Jr., S. V. Patel, T. E. Mlsna, D. McCorkle, and B. Warmack, Sens. Actuators B Chem. 88, 120 (2003).
    [CrossRef]
  5. Z. Hu, T. Thundat, and R. J. Warmack, J. Appl. Phys. 90, 427 (2001).
    [CrossRef]
  6. A. Loui, F. T. Goericke, T. V. Ratto, J. Lee, B. R. Hart, and W. P. King, Sens. Actuators A Phys. 147, 516 (2008).
    [CrossRef]
  7. K. Zinoviev, C. Dominguez, J. A. Plaza, V. J. C. Busto, and L. M. Lechuga, J. Lightwave Technol. 24, 2132 (2006).
    [CrossRef]
  8. M. Nordstrom, D. A. Zauner, M. Calleja, J. Hubner, and A. Boisen, Appl. Phys. Lett. 91, 103512 (2007).
    [CrossRef]
  9. J. W. Noh, R. Anderson, S. Kim, J. Cardenas, and G. Nordin, Opt. Express 16, 12114 (2008).
    [CrossRef] [PubMed]
  10. S. T. Koev, R. Fernandes, W. E. Bentley, and R. Ghodssi, IEEE Trans. Biomed. Circuits Syst. 3, 415 (2009).
    [CrossRef]
  11. L. J. Kauppinen, H. J. W. M. Hoekstra, M. Dijkstra, R. M. de Ridder, and G. J. M. Krijnen, Proceedings of the 14th European Conference on Integrated Optics (Eindhoven University of Technology, 2008), pp. 111–114.
  12. S. V. Pham, L. J. Kauppinen, M. Dijkstra, H. A. G. M. van Wolferen, R. M. de Ridder, and H. J. W. M. Hoekstra, IEEE Photon. Technol. Lett. 23, 215 (2011).
    [CrossRef]
  13. Z. H. Chen, J. S. Jie, L. B. Luo, H. Wang, C. S. Lee, and S. T. Lee, Nanotech. Precis. Eng. 18, 345502 (2007).
  14. M. D. Nguyen, H. Nazeer, K. Karakaya, S. V. Pham, R. Steenwelle, M. Dekkers, L. Abelmann, D. H. A. Blank, and G. Rijnders, J. Micromech. Microeng. 20, 085022(2010).
    [CrossRef]
  15. M. Calleja, J. Tamayo, M. Nordström, and A. Boisen, Appl. Phys. Lett. 88, 113901 (2006).
    [CrossRef]
  16. J. M. Gere and S. P. Timoshenko, Mechanics of Materials, 4th SI ed. (Stanley Thornes, 1999).
  17. Intellisuite software, http://www.intellisense.com/.

2011 (1)

S. V. Pham, L. J. Kauppinen, M. Dijkstra, H. A. G. M. van Wolferen, R. M. de Ridder, and H. J. W. M. Hoekstra, IEEE Photon. Technol. Lett. 23, 215 (2011).
[CrossRef]

2010 (2)

M. Alvarez and L. M. Lechuga, Analyst 135, 827 (2010).
[CrossRef] [PubMed]

M. D. Nguyen, H. Nazeer, K. Karakaya, S. V. Pham, R. Steenwelle, M. Dekkers, L. Abelmann, D. H. A. Blank, and G. Rijnders, J. Micromech. Microeng. 20, 085022(2010).
[CrossRef]

2009 (1)

S. T. Koev, R. Fernandes, W. E. Bentley, and R. Ghodssi, IEEE Trans. Biomed. Circuits Syst. 3, 415 (2009).
[CrossRef]

2008 (2)

A. Loui, F. T. Goericke, T. V. Ratto, J. Lee, B. R. Hart, and W. P. King, Sens. Actuators A Phys. 147, 516 (2008).
[CrossRef]

J. W. Noh, R. Anderson, S. Kim, J. Cardenas, and G. Nordin, Opt. Express 16, 12114 (2008).
[CrossRef] [PubMed]

2007 (2)

M. Nordstrom, D. A. Zauner, M. Calleja, J. Hubner, and A. Boisen, Appl. Phys. Lett. 91, 103512 (2007).
[CrossRef]

Z. H. Chen, J. S. Jie, L. B. Luo, H. Wang, C. S. Lee, and S. T. Lee, Nanotech. Precis. Eng. 18, 345502 (2007).

2006 (2)

K. Zinoviev, C. Dominguez, J. A. Plaza, V. J. C. Busto, and L. M. Lechuga, J. Lightwave Technol. 24, 2132 (2006).
[CrossRef]

M. Calleja, J. Tamayo, M. Nordström, and A. Boisen, Appl. Phys. Lett. 88, 113901 (2006).
[CrossRef]

2003 (1)

D. R. Baselt, B. Fruhberger, E. Klaassen, S. Cemalovic, C. L. Britton Jr., S. V. Patel, T. E. Mlsna, D. McCorkle, and B. Warmack, Sens. Actuators B Chem. 88, 120 (2003).
[CrossRef]

2001 (1)

Z. Hu, T. Thundat, and R. J. Warmack, J. Appl. Phys. 90, 427 (2001).
[CrossRef]

2000 (1)

S. Okuyama, Y. Mitobe, K. Okuyama, and K. Matsushita, Jpn. J. Appl. Phys. 39, 3584 (2000).
[CrossRef]

Abelmann, L.

M. D. Nguyen, H. Nazeer, K. Karakaya, S. V. Pham, R. Steenwelle, M. Dekkers, L. Abelmann, D. H. A. Blank, and G. Rijnders, J. Micromech. Microeng. 20, 085022(2010).
[CrossRef]

Alvarez, M.

M. Alvarez and L. M. Lechuga, Analyst 135, 827 (2010).
[CrossRef] [PubMed]

Anderson, R.

Baselt, D. R.

D. R. Baselt, B. Fruhberger, E. Klaassen, S. Cemalovic, C. L. Britton Jr., S. V. Patel, T. E. Mlsna, D. McCorkle, and B. Warmack, Sens. Actuators B Chem. 88, 120 (2003).
[CrossRef]

Bentley, W. E.

S. T. Koev, R. Fernandes, W. E. Bentley, and R. Ghodssi, IEEE Trans. Biomed. Circuits Syst. 3, 415 (2009).
[CrossRef]

Blank, D. H. A.

M. D. Nguyen, H. Nazeer, K. Karakaya, S. V. Pham, R. Steenwelle, M. Dekkers, L. Abelmann, D. H. A. Blank, and G. Rijnders, J. Micromech. Microeng. 20, 085022(2010).
[CrossRef]

Boisen, A.

M. Nordstrom, D. A. Zauner, M. Calleja, J. Hubner, and A. Boisen, Appl. Phys. Lett. 91, 103512 (2007).
[CrossRef]

M. Calleja, J. Tamayo, M. Nordström, and A. Boisen, Appl. Phys. Lett. 88, 113901 (2006).
[CrossRef]

Britton, C. L.

D. R. Baselt, B. Fruhberger, E. Klaassen, S. Cemalovic, C. L. Britton Jr., S. V. Patel, T. E. Mlsna, D. McCorkle, and B. Warmack, Sens. Actuators B Chem. 88, 120 (2003).
[CrossRef]

Busto, V. J. C.

Calleja, M.

M. Nordstrom, D. A. Zauner, M. Calleja, J. Hubner, and A. Boisen, Appl. Phys. Lett. 91, 103512 (2007).
[CrossRef]

M. Calleja, J. Tamayo, M. Nordström, and A. Boisen, Appl. Phys. Lett. 88, 113901 (2006).
[CrossRef]

Cardenas, J.

Cemalovic, S.

D. R. Baselt, B. Fruhberger, E. Klaassen, S. Cemalovic, C. L. Britton Jr., S. V. Patel, T. E. Mlsna, D. McCorkle, and B. Warmack, Sens. Actuators B Chem. 88, 120 (2003).
[CrossRef]

Chen, Z. H.

Z. H. Chen, J. S. Jie, L. B. Luo, H. Wang, C. S. Lee, and S. T. Lee, Nanotech. Precis. Eng. 18, 345502 (2007).

de Ridder, R. M.

S. V. Pham, L. J. Kauppinen, M. Dijkstra, H. A. G. M. van Wolferen, R. M. de Ridder, and H. J. W. M. Hoekstra, IEEE Photon. Technol. Lett. 23, 215 (2011).
[CrossRef]

L. J. Kauppinen, H. J. W. M. Hoekstra, M. Dijkstra, R. M. de Ridder, and G. J. M. Krijnen, Proceedings of the 14th European Conference on Integrated Optics (Eindhoven University of Technology, 2008), pp. 111–114.

Dekkers, M.

M. D. Nguyen, H. Nazeer, K. Karakaya, S. V. Pham, R. Steenwelle, M. Dekkers, L. Abelmann, D. H. A. Blank, and G. Rijnders, J. Micromech. Microeng. 20, 085022(2010).
[CrossRef]

Dijkstra, M.

S. V. Pham, L. J. Kauppinen, M. Dijkstra, H. A. G. M. van Wolferen, R. M. de Ridder, and H. J. W. M. Hoekstra, IEEE Photon. Technol. Lett. 23, 215 (2011).
[CrossRef]

L. J. Kauppinen, H. J. W. M. Hoekstra, M. Dijkstra, R. M. de Ridder, and G. J. M. Krijnen, Proceedings of the 14th European Conference on Integrated Optics (Eindhoven University of Technology, 2008), pp. 111–114.

Dominguez, C.

Fernandes, R.

S. T. Koev, R. Fernandes, W. E. Bentley, and R. Ghodssi, IEEE Trans. Biomed. Circuits Syst. 3, 415 (2009).
[CrossRef]

Fruhberger, B.

D. R. Baselt, B. Fruhberger, E. Klaassen, S. Cemalovic, C. L. Britton Jr., S. V. Patel, T. E. Mlsna, D. McCorkle, and B. Warmack, Sens. Actuators B Chem. 88, 120 (2003).
[CrossRef]

Gere, J. M.

J. M. Gere and S. P. Timoshenko, Mechanics of Materials, 4th SI ed. (Stanley Thornes, 1999).

Ghodssi, R.

S. T. Koev, R. Fernandes, W. E. Bentley, and R. Ghodssi, IEEE Trans. Biomed. Circuits Syst. 3, 415 (2009).
[CrossRef]

Goericke, F. T.

A. Loui, F. T. Goericke, T. V. Ratto, J. Lee, B. R. Hart, and W. P. King, Sens. Actuators A Phys. 147, 516 (2008).
[CrossRef]

Hart, B. R.

A. Loui, F. T. Goericke, T. V. Ratto, J. Lee, B. R. Hart, and W. P. King, Sens. Actuators A Phys. 147, 516 (2008).
[CrossRef]

Hoekstra, H. J. W. M.

S. V. Pham, L. J. Kauppinen, M. Dijkstra, H. A. G. M. van Wolferen, R. M. de Ridder, and H. J. W. M. Hoekstra, IEEE Photon. Technol. Lett. 23, 215 (2011).
[CrossRef]

L. J. Kauppinen, H. J. W. M. Hoekstra, M. Dijkstra, R. M. de Ridder, and G. J. M. Krijnen, Proceedings of the 14th European Conference on Integrated Optics (Eindhoven University of Technology, 2008), pp. 111–114.

Hu, Z.

Z. Hu, T. Thundat, and R. J. Warmack, J. Appl. Phys. 90, 427 (2001).
[CrossRef]

Hubner, J.

M. Nordstrom, D. A. Zauner, M. Calleja, J. Hubner, and A. Boisen, Appl. Phys. Lett. 91, 103512 (2007).
[CrossRef]

Jie, J. S.

Z. H. Chen, J. S. Jie, L. B. Luo, H. Wang, C. S. Lee, and S. T. Lee, Nanotech. Precis. Eng. 18, 345502 (2007).

Karakaya, K.

M. D. Nguyen, H. Nazeer, K. Karakaya, S. V. Pham, R. Steenwelle, M. Dekkers, L. Abelmann, D. H. A. Blank, and G. Rijnders, J. Micromech. Microeng. 20, 085022(2010).
[CrossRef]

Kauppinen, L. J.

S. V. Pham, L. J. Kauppinen, M. Dijkstra, H. A. G. M. van Wolferen, R. M. de Ridder, and H. J. W. M. Hoekstra, IEEE Photon. Technol. Lett. 23, 215 (2011).
[CrossRef]

L. J. Kauppinen, H. J. W. M. Hoekstra, M. Dijkstra, R. M. de Ridder, and G. J. M. Krijnen, Proceedings of the 14th European Conference on Integrated Optics (Eindhoven University of Technology, 2008), pp. 111–114.

Kim, S.

King, W. P.

A. Loui, F. T. Goericke, T. V. Ratto, J. Lee, B. R. Hart, and W. P. King, Sens. Actuators A Phys. 147, 516 (2008).
[CrossRef]

Klaassen, E.

D. R. Baselt, B. Fruhberger, E. Klaassen, S. Cemalovic, C. L. Britton Jr., S. V. Patel, T. E. Mlsna, D. McCorkle, and B. Warmack, Sens. Actuators B Chem. 88, 120 (2003).
[CrossRef]

Koev, S. T.

S. T. Koev, R. Fernandes, W. E. Bentley, and R. Ghodssi, IEEE Trans. Biomed. Circuits Syst. 3, 415 (2009).
[CrossRef]

Krijnen, G. J. M.

L. J. Kauppinen, H. J. W. M. Hoekstra, M. Dijkstra, R. M. de Ridder, and G. J. M. Krijnen, Proceedings of the 14th European Conference on Integrated Optics (Eindhoven University of Technology, 2008), pp. 111–114.

Lechuga, L. M.

Lee, C. S.

Z. H. Chen, J. S. Jie, L. B. Luo, H. Wang, C. S. Lee, and S. T. Lee, Nanotech. Precis. Eng. 18, 345502 (2007).

Lee, J.

A. Loui, F. T. Goericke, T. V. Ratto, J. Lee, B. R. Hart, and W. P. King, Sens. Actuators A Phys. 147, 516 (2008).
[CrossRef]

Lee, S. T.

Z. H. Chen, J. S. Jie, L. B. Luo, H. Wang, C. S. Lee, and S. T. Lee, Nanotech. Precis. Eng. 18, 345502 (2007).

Loui, A.

A. Loui, F. T. Goericke, T. V. Ratto, J. Lee, B. R. Hart, and W. P. King, Sens. Actuators A Phys. 147, 516 (2008).
[CrossRef]

Luo, L. B.

Z. H. Chen, J. S. Jie, L. B. Luo, H. Wang, C. S. Lee, and S. T. Lee, Nanotech. Precis. Eng. 18, 345502 (2007).

Madou, M. J.

M. J. Madou, Fundamentals of Microfabrication: The Science of Miniaturization, 2nd ed. (CRC Press, 2002).

Matsushita, K.

S. Okuyama, Y. Mitobe, K. Okuyama, and K. Matsushita, Jpn. J. Appl. Phys. 39, 3584 (2000).
[CrossRef]

McCorkle, D.

D. R. Baselt, B. Fruhberger, E. Klaassen, S. Cemalovic, C. L. Britton Jr., S. V. Patel, T. E. Mlsna, D. McCorkle, and B. Warmack, Sens. Actuators B Chem. 88, 120 (2003).
[CrossRef]

Mitobe, Y.

S. Okuyama, Y. Mitobe, K. Okuyama, and K. Matsushita, Jpn. J. Appl. Phys. 39, 3584 (2000).
[CrossRef]

Mlsna, T. E.

D. R. Baselt, B. Fruhberger, E. Klaassen, S. Cemalovic, C. L. Britton Jr., S. V. Patel, T. E. Mlsna, D. McCorkle, and B. Warmack, Sens. Actuators B Chem. 88, 120 (2003).
[CrossRef]

Nazeer, H.

M. D. Nguyen, H. Nazeer, K. Karakaya, S. V. Pham, R. Steenwelle, M. Dekkers, L. Abelmann, D. H. A. Blank, and G. Rijnders, J. Micromech. Microeng. 20, 085022(2010).
[CrossRef]

Nguyen, M. D.

M. D. Nguyen, H. Nazeer, K. Karakaya, S. V. Pham, R. Steenwelle, M. Dekkers, L. Abelmann, D. H. A. Blank, and G. Rijnders, J. Micromech. Microeng. 20, 085022(2010).
[CrossRef]

Noh, J. W.

Nordin, G.

Nordstrom, M.

M. Nordstrom, D. A. Zauner, M. Calleja, J. Hubner, and A. Boisen, Appl. Phys. Lett. 91, 103512 (2007).
[CrossRef]

Nordström, M.

M. Calleja, J. Tamayo, M. Nordström, and A. Boisen, Appl. Phys. Lett. 88, 113901 (2006).
[CrossRef]

Okuyama, K.

S. Okuyama, Y. Mitobe, K. Okuyama, and K. Matsushita, Jpn. J. Appl. Phys. 39, 3584 (2000).
[CrossRef]

Okuyama, S.

S. Okuyama, Y. Mitobe, K. Okuyama, and K. Matsushita, Jpn. J. Appl. Phys. 39, 3584 (2000).
[CrossRef]

Patel, S. V.

D. R. Baselt, B. Fruhberger, E. Klaassen, S. Cemalovic, C. L. Britton Jr., S. V. Patel, T. E. Mlsna, D. McCorkle, and B. Warmack, Sens. Actuators B Chem. 88, 120 (2003).
[CrossRef]

Pham, S. V.

S. V. Pham, L. J. Kauppinen, M. Dijkstra, H. A. G. M. van Wolferen, R. M. de Ridder, and H. J. W. M. Hoekstra, IEEE Photon. Technol. Lett. 23, 215 (2011).
[CrossRef]

M. D. Nguyen, H. Nazeer, K. Karakaya, S. V. Pham, R. Steenwelle, M. Dekkers, L. Abelmann, D. H. A. Blank, and G. Rijnders, J. Micromech. Microeng. 20, 085022(2010).
[CrossRef]

Plaza, J. A.

Ratto, T. V.

A. Loui, F. T. Goericke, T. V. Ratto, J. Lee, B. R. Hart, and W. P. King, Sens. Actuators A Phys. 147, 516 (2008).
[CrossRef]

Rijnders, G.

M. D. Nguyen, H. Nazeer, K. Karakaya, S. V. Pham, R. Steenwelle, M. Dekkers, L. Abelmann, D. H. A. Blank, and G. Rijnders, J. Micromech. Microeng. 20, 085022(2010).
[CrossRef]

Steenwelle, R.

M. D. Nguyen, H. Nazeer, K. Karakaya, S. V. Pham, R. Steenwelle, M. Dekkers, L. Abelmann, D. H. A. Blank, and G. Rijnders, J. Micromech. Microeng. 20, 085022(2010).
[CrossRef]

Tamayo, J.

M. Calleja, J. Tamayo, M. Nordström, and A. Boisen, Appl. Phys. Lett. 88, 113901 (2006).
[CrossRef]

Thundat, T.

Z. Hu, T. Thundat, and R. J. Warmack, J. Appl. Phys. 90, 427 (2001).
[CrossRef]

Timoshenko, S. P.

J. M. Gere and S. P. Timoshenko, Mechanics of Materials, 4th SI ed. (Stanley Thornes, 1999).

van Wolferen, H. A. G. M.

S. V. Pham, L. J. Kauppinen, M. Dijkstra, H. A. G. M. van Wolferen, R. M. de Ridder, and H. J. W. M. Hoekstra, IEEE Photon. Technol. Lett. 23, 215 (2011).
[CrossRef]

Wang, H.

Z. H. Chen, J. S. Jie, L. B. Luo, H. Wang, C. S. Lee, and S. T. Lee, Nanotech. Precis. Eng. 18, 345502 (2007).

Warmack, B.

D. R. Baselt, B. Fruhberger, E. Klaassen, S. Cemalovic, C. L. Britton Jr., S. V. Patel, T. E. Mlsna, D. McCorkle, and B. Warmack, Sens. Actuators B Chem. 88, 120 (2003).
[CrossRef]

Warmack, R. J.

Z. Hu, T. Thundat, and R. J. Warmack, J. Appl. Phys. 90, 427 (2001).
[CrossRef]

Zauner, D. A.

M. Nordstrom, D. A. Zauner, M. Calleja, J. Hubner, and A. Boisen, Appl. Phys. Lett. 91, 103512 (2007).
[CrossRef]

Zinoviev, K.

Analyst (1)

M. Alvarez and L. M. Lechuga, Analyst 135, 827 (2010).
[CrossRef] [PubMed]

Appl. Phys. Lett. (2)

M. Nordstrom, D. A. Zauner, M. Calleja, J. Hubner, and A. Boisen, Appl. Phys. Lett. 91, 103512 (2007).
[CrossRef]

M. Calleja, J. Tamayo, M. Nordström, and A. Boisen, Appl. Phys. Lett. 88, 113901 (2006).
[CrossRef]

IEEE Photon. Technol. Lett. (1)

S. V. Pham, L. J. Kauppinen, M. Dijkstra, H. A. G. M. van Wolferen, R. M. de Ridder, and H. J. W. M. Hoekstra, IEEE Photon. Technol. Lett. 23, 215 (2011).
[CrossRef]

IEEE Trans. Biomed. Circuits Syst. (1)

S. T. Koev, R. Fernandes, W. E. Bentley, and R. Ghodssi, IEEE Trans. Biomed. Circuits Syst. 3, 415 (2009).
[CrossRef]

J. Appl. Phys. (1)

Z. Hu, T. Thundat, and R. J. Warmack, J. Appl. Phys. 90, 427 (2001).
[CrossRef]

J. Lightwave Technol. (1)

J. Micromech. Microeng. (1)

M. D. Nguyen, H. Nazeer, K. Karakaya, S. V. Pham, R. Steenwelle, M. Dekkers, L. Abelmann, D. H. A. Blank, and G. Rijnders, J. Micromech. Microeng. 20, 085022(2010).
[CrossRef]

Jpn. J. Appl. Phys. (1)

S. Okuyama, Y. Mitobe, K. Okuyama, and K. Matsushita, Jpn. J. Appl. Phys. 39, 3584 (2000).
[CrossRef]

Nanotech. Precis. Eng. (1)

Z. H. Chen, J. S. Jie, L. B. Luo, H. Wang, C. S. Lee, and S. T. Lee, Nanotech. Precis. Eng. 18, 345502 (2007).

Opt. Express (1)

Sens. Actuators A Phys. (1)

A. Loui, F. T. Goericke, T. V. Ratto, J. Lee, B. R. Hart, and W. P. King, Sens. Actuators A Phys. 147, 516 (2008).
[CrossRef]

Sens. Actuators B Chem. (1)

D. R. Baselt, B. Fruhberger, E. Klaassen, S. Cemalovic, C. L. Britton Jr., S. V. Patel, T. E. Mlsna, D. McCorkle, and B. Warmack, Sens. Actuators B Chem. 88, 120 (2003).
[CrossRef]

Other (4)

L. J. Kauppinen, H. J. W. M. Hoekstra, M. Dijkstra, R. M. de Ridder, and G. J. M. Krijnen, Proceedings of the 14th European Conference on Integrated Optics (Eindhoven University of Technology, 2008), pp. 111–114.

J. M. Gere and S. P. Timoshenko, Mechanics of Materials, 4th SI ed. (Stanley Thornes, 1999).

Intellisuite software, http://www.intellisense.com/.

M. J. Madou, Fundamentals of Microfabrication: The Science of Miniaturization, 2nd ed. (CRC Press, 2002).

Cited By

OSA participates in CrossRef's Cited-By Linking service. Citing articles from OSA journals and other participating publishers are listed here.


Figures (4)

Fig. 1
Fig. 1

(a) 3D schematic of the structure with a PDMS chamber serving as a reaction environment for H 2 sensing, (b) cross section of the GWG-CL device, and (c) simulated resonant wavelength shift for various gap sizes, illustrating three operating regions of the sensor.

Fig. 2
Fig. 2

Initial bending of the bridge due to differences in residual stress of the films. (a) Numerical simulation using INTELLISUITE software package, (b) experimental result attained by a white-light interferometer, showing an initial up-bending of 500 nm at the center of the microbridge.

Fig. 3
Fig. 3

(a) Transmission curves of the device in response to the absorption (filtered and unfiltered curves) and (b) the amount of wavelength shift Δ λ p versus the reaction time. Absorption (left-hand side) and desorption (right-hand side).

Fig. 4
Fig. 4

Temperature dependence of the integrated optical readout; the change of resonant wavelength shift is 16 pm / K .

Tables (2)

Tables Icon

Table 1 Dimensions and Material Properties of the CLs

Tables Icon

Table 2 Initial Bending δ 0 of the CLs and the Final Fabricated Gap g = g 0 + δ 0 , and Sensitivity for Thermal Drift Δ δ / Δ T

Equations (4)

Equations on this page are rendered with MathJax. Learn more.

δ 0 c = L c 2 3 w 1 w 2 E 1 E 2 t 1 t 2 ( t 1 + t 2 ) [ ( σ 02 E 2 σ 01 E 1 ) + ( α 2 α 1 ) Δ T ] ( w 1 E 1 t 1 2 ) 2 + ( w 2 E 2 t 2 2 ) 2 + 2 w 1 w 2 E 1 E 2 t 1 t 2 ( 2 t 1 2 + 3 t 1 t 2 + 2 t 2 2 ) ,
δ 0 c = F 0 L c 3 3 EI ,
δ 0 b = F 0 L b 3 192 EI ,
δ 0 b ( L b 4 L c ) 3 δ 0 c ,

Metrics