Guide d'onda MEMS basate su difetti in microlastre di cristalli fononici

This Thesis work, carried out at the MEMS and Microsensors Laboratory of Politecnico di Milano, consists in the characterization and comparison of MEMS Elastic Waveguides at high frequencies based on defects in phononic crystal slabs. The latter determine the mechanical coupling between two MEMS resonators only in a frequency range where the transmission of elastic waves is allowed. After designing the electronics for device actuation and signal acquisition, special attention was paid to the layout of the implemented PCB board to reduce parasitism, reflection and crosstalk effects due to the high operating frequencies and to the high component density. The comparison is focused on two MEMS Waveguides transfer function that differ in whether or not they use such crystals for wave propagation. Following a measurement campaign, it’s finally proven for the first time how the MEMS Elastic Waveguide that makes use of phononic crystals, as opposed to the one that does not, is able to effectively transmit the energy of elastic waves belonging to the imposed phononic bandgap and to attenuate the resonant modes outside it.

Questo lavoro di tesi, svolto presso il laboratorio di MEMS e Microsensori del Politecnico di Milano, consiste nella caratterizzazione e confronto di Guide d’Onda Elastica MEMS ad alte frequenze basate su difetti in microlastre di cristalli fononici. Quest’ultimi determinano l’accoppiamento meccanico tra due risonatori MEMS solo in un intervallo di frequenze in cui la trasmissione di onde elastiche è consentita. Dopo la progettazione della catena per l’attuazione del dispositivo e l’acquisizione del segnale, si è posta particolare attenzione al layout della scheda PCB implementata per ridurre effetti di parassitismi, riflessioni e crosstalk dovuti alle alte frequenze d’operazione e all’alta densità di componenti. Il confronto è incentrato sulla funzione di trasferimento delle due Guide d’Onda MEMS che differiscono per l’impiego o meno di tali cristalli per la propagazione dell’onda. In seguito ad una camapagna di misure viene per la prima volta dimostrato come la Guida d’Onda Elastica MEMS che fa uso dei cristalli fononici, al contrario di quella che ne è priva, riesca efficacemente a trasmettere l’energia delle onde elastiche appartenenti al bandgap fononico imposto e ad attenuare i modi di risonanza fuori da esso.