Modeling and experimental chgaracterization of an innovative piezoresistive M&NEMS magnetometer

The present Master Thesis work, carried out at the Sensors and Detectors Laboratory of the Department of Electronics, Information and Bioengineering of Politecnico di Milano, focuses on a new type of MEMS magnetometer. These magnetometers embed strips-patterned magnetic materials in the MEMS suspended frame which make them rotating when an external magnetic field is present. Resulting displacement of the MEMS movable frame is transmitted as stress exerted on purposely designed strain gauges (NEMS) of sub-micrometric dimensions. This work analyzes magnetometers theoretical modeling, design aspects and full characterization in terms of linearity (and full scale range) bandwidth and noise. A final critical comparison to the state of the art is given.

Il presente lavoro di tesi magistrale, svolto presso il Laboratorio di Sensori e Rivelatori del Dipartimento di Elettronica, Informazione e Bioingegneria del Politecnico di Milano, ha avuto come oggetto un nuovo tipo di magnetometro MEMS. Tale innovativa tecnologia prevede l’integrazione di sottili strisce di materiale magnetico nella massa sospesa del MEMS, il quale risulta di conseguenza soggetto ad una coppia quando è presente un campo magnetico esterno. La massa mobile del MEMS, così attuata, trasmette uno stress ad opportuni strain gauges di sezione sub-micrometrica. Questo lavoro si occupa di approfondire la modellizzazione teorica, gli aspetti di design e la caratterizzazione in termini di linearità (e full scale range ), banda e rumore. Un confronto finale con le tecnologie allo stato dell’arte completa la trattazione.