أكسيد المواد النانوية مع خصائص كهروضية محورية لتصميم الأجهزة مثل أجهزة الاستشعار MEMS أو حصادات الطاقة الدقيقة أو تخزين^1,2,3. كما التقدم في تكنولوجيا CMOS زيادة، والتكامل متجانسة من الأفلام الكهرزوئية الإكسي عالية الجودة والهياكل النانوية في السيليكون يصبح موضوعا للاهتمام لتوسيع الأجهزة الجديدة رواية⁴. بالإضافة إلى ذلك ، هناك حاجة إلى مزيد من التحكم في تصغير هذه الأجهزة لتحقيق الأداء العالي^5،6. يتم تمكين تطبيقات الاستشعار الجديدة في مجال الإلكتروني والبيولوجيا والطب من خلال التقدم في تقنيات micro و nanofabrication^7,8.

على وجه الخصوص، ويستخدم على نطاق واسع α الكوارتز كمادة كهروضية ويظهر الخصائص البارزة، والتي تسمح للمستخدمين لجعل تصنيع لتطبيقات مختلفة. على الرغم من أن لديها عامل اقتران الكهروميكانيكية منخفضة، مما يحد من منطقة تطبيقها لحصاد الطاقة، والاستقرار الكيميائي وارتفاع عامل الجودة الميكانيكية جعله مرشحا جيدا لأجهزة التحكم في التردد وتقنيات الاستشعار⁹. ومع ذلك، كانت هذه الأجهزة micromachined من بلورات الكوارتز واحد السائبة التي لديها الخصائص المطلوبة لتصنيع الجهاز¹⁰. وينبغي تكوين سمك الكريستال الكوارتز في مثل هذه الطريقة التي يمكن الحصول على أعلى تردد الرنين من الجهاز، في الوقت الحاضر، سمك أقل يمكن تحقيقه هو 10 μm^11. حتى الآن، بعض التقنيات لmicropattern البلورات السائبة مثل قفص فاراداي الزاوية النقش¹¹، الليزر تدخل الطباعة الحجرية¹²، وركزت شعاع ايون (FIB)¹³ تم الإبلاغ عنها.

في الآونة الأخيرة، تم تطوير التكامل المباشر والقاع إلى أعلى من النمو الإكسي من (100) α والكوارتز في الركيزة السيليكون (100) من قبل ترسب محلول كيميائي (CSD)^14،15. وقد فتح هذا النهج الباب للتغلب على التحديات المذكورة أعلاه وكذلك تطوير أجهزة تعمل بالأجهزة القائمة على الكهروضوئيات في المستقبل. تم تصميم بنية α الكوارتز على الركيزة السيليكون وسمح للسيطرة على الملمس، وكثافة، وسمك الفيلم¹⁶. تم تمديد سمك فيلم α الكوارتز من بضع مئات من النانومترات إلى نطاق ميكرون ، والتي هي 10 إلى 50 مرة أرق من تلك التي تم الحصول عليها من قبل التقنيات من أعلى إلى أسفل على الكريستال السائبة. تم تمكين تحسين ظروف ترسب الطلاء الانخفاض والرطوبة ودرجة الحرارة لتحقيق كل من فيلم الكوارتز البلورية المستمر نانوstred ونمط النانو مطبوعة الكمال من خلال مزيج من مجموعة من تقنيات الطباعة الحجرية من أعلى إلى أسفل¹⁷. على وجه التحديد، لينة النانو الطباعة الحجرية (NIL) هو منخفضة التكلفة، وتصنيع على نطاق واسع و benchtop عملية القائمة على المعدات. تطبيق NIL لينة، الذي يجمع بين أعلى إلى أسفل والنهج من أسفل إلى أعلى، هو مفتاح لإنتاج صفائف nanopillar الكوارتز epitaxial على السيليكون مع التحكم الدقيق لأقطار الأعمدة، والارتفاع، والمسافات بين السرايات. وعلاوة على ذلك، تلفيق من السيليكا nanopillar مع شكل تسيطر عليها، وقطر، وتواتر على الزجاج borosilicate لتطبيق البيولوجية تم تنفيذ تخصيص صفر الناعمة من الكوارتز الظهارية رقيقة¹⁸.

حتى الآن، لم يكن من الممكن للتكامل على رقاقة من الكهروضوئية النانوية α الكوارتز MEMS. هنا، ونحن رسم مسار الهندسة التفصيلية بدءا من تصنيع المواد إلى الجهاز. نحن نشرح جميع الخطوات اللازمة لتوليف المواد، صفر الناعمة، وmicrofabrication الجهاز لإطلاق الكوارتز الكهروتة الكهروضوئية على الركيزة^{SOI 19} ومناقشة استجابتها كمادة كهرضغطية مع بعض نتائج التوصيف.