A micro-electro-mechanical switch integrated with vertically aligned carbon nanotubes (CNTs) as the contact material is presented. Arrays of the CNTs are three-dimensionally micropatterned using a pulsed micro-discharge process to have tapered contact surfaces with controlled angles, achieving maximized contact areas, while providing contact resistances in the 10 Ω range with an enhanced current capacity. A shape-memory-alloy actuator is integrated to demonstrate stable switching for ∼1.4 × 106 ON-OFF cycles with no sign of damage. The results prove that post-growth micropatterning of CNTs is a promising path to improved and reliable micro contact switches enabled by arrayed CNT contacts for high-power applications.
REFERENCES
1.
2.
R. H.
Baughman
, A. A.
Zakhidov
, and W. A.
de Heer
, Science
297
, 787
(2002
).3.
M. F. L.
De Volder
, S. H.
Tawfick
, R. H.
Baughman
, and A. J.
Hart
, Science
339
, 535
(2013
).4.
Y.
Hayamizu
, T.
Yamada
, K.
Mizuno
, R. C.
Davis
, D. N.
Futaba
, M.
Yumura
, and K.
Hata
, Nat. Nanotechnol.
3
, 289
(2008
).5.
D. N.
Hutchison
, N. B.
Morrill
, Q.
Aten
, B. W.
Turner
, B. D.
Jensen
, L. L.
Howell
, R. R.
Vanfleet
, and R. C.
Davis
, J. Microelectromech. Syst.
19
, 75
(2010
).6.
A.
Cao
, P. L.
Dickrell
, W. G.
Sawyer
, M. N.
Ghasemi-Nejhad
, and P. M.
Ajayan
, Science
310
, 1307
(2005
).7.
S.
Fan
, Science
283
, 512
(1999
).8.
H.
Huang
, C. H.
Liu
, Y.
Wu
, and S.
Fan
, Adv. Mater.
17
, 1652
(2005
).9.
K. K. S.
Lau
, J.
Bico
, K. B. K.
Teo
, M.
Chhowalla
, G. A. J.
Amaratunga
, W. I.
Milne
, G. H.
McKinley
, and K. K.
Gleason
, Nano Lett.
3
, 1701
(2003
).10.
Y.
Murakami
, E.
Einarsson
, T.
Edamura
, and S.
Maruyama
, Phys. Rev. Lett.
94
, 087402
(2005
).11.
K.-C.
Hsieh
, T.-Y.
Tsai
, D.
Wan
, H.-L.
Chen
, and N.-H.
Tai
, ACS Nano
4
, 1327
(2010
).12.
J. I.
Sohn
, S.
Lee
, Y.-H.
Song
, S.-Y.
Choi
, K.-I.
Cho
, and K.-S.
Nam
, Appl. Phys. Lett.
78
, 901
(2001
).13.
O.
Yaglioglu
, R.
Martens
, A. J.
Hart
, and A. H.
Slocum
, Adv. Mater.
20
, 357
(2008
).14.
Z. F.
Ren
, Z. P.
Huang
, D. Z.
Wang
, J. G.
Wen
, J. W.
Xu
, J. H.
Wang
, L. E.
Calvet
, J.
Chen
, J. F.
Klemic
, and M. A.
Reed
, Appl. Phys. Lett.
75
, 1086
(1999
).15.
K. B. K.
Teo
, M.
Chhowalla
, G. A. J.
Amaratunga
, W. I.
Milne
, D. G.
Hasko
, G.
Pirio
, P.
Legagneux
, F.
Wyczisk
, and D.
Pribat
, Appl. Phys. Lett.
79
, 1534
(2001
).16.
H.
Kind
, J.-M.
Bonard
, C.
Emmenegger
, L.-O.
Nilsson
, K.
Hernadi
, E.
Maillard-Schaller
, L.
Schlapbach
, L.
Forró
, and K.
Kern
, Adv. Mater.
11
, 1285
(1999
).17.
L.
Nilsson
, O.
Groening
, C.
Emmenegger
, O.
Kuettel
, E.
Schaller
, L.
Schlapbach
, H.
Kind
, J.-M.
Bonard
, and K.
Kern
, Appl. Phys. Lett.
76
, 2071
(2000
).18.
M.
Terrones
, N.
Grobert
, J.
Olivares
, J. P.
Zhang
, H.
Terrones
, K.
Kordatos
, W. K.
Hsu
, J. P.
Hare
, P. D.
Townsend
, K.
Prassides
, A. K.
Cheetham
, H. W.
Kroto
, and D. R. M.
Walton
, Nature
388
, 52
–55
(1997
).19.
J.
Li
, C.
Papadopoulos
, J. M.
Xu
, and M.
Moskovits
, Appl. Phys. Lett.
75
, 367
(1999
).20.
F. C.
Cheong
, K. Y.
Lim
, C. H.
Sow
, J.
Lin
, and C. K.
Ong
, Nanotechnology
14
, 433
(2003
).21.
D.
Jiang
, T.
Wang
, S.
Chen
, L.
Ye
, and J.
Liu
, Microelectron. Eng.
103
, 177
(2013
).22.
T.
Wang
, D.
Jiang
, S.
Chen
, K.
Jeppson
, L.
Ye
, and J.
Liu
, Mater. Lett.
78
, 184
(2012
).23.
K. Y.
Lim
, C. H.
Sow
, J.
Lin
, F. C.
Cheong
, Z. X.
Shen
, J. T. L.
Thong
, K. C.
Chin
, and A. T. S.
Wee
, Adv. Mater.
15
, 300
(2003
).24.
Z. H.
Lim
and C.-H.
Sow
, Adv. Funct. Mater.
20
, 847
(2010
).25.
K.
Kordás
, G.
Tóth
, P.
Moilanen
, M.
Kumpumaüki
, J.
Vaühaükangas
, A.
Uusimaüki
, R.
Vajtai
, and P. M.
Ajayan
, Appl. Phys. Lett.
90
, 123105
(2007
).26.
W. H.
Hung
, R.
Kumar
, A.
Bushmaker
, S. B.
Cronin
, and M. J.
Bronikowski
, Appl. Phys. Lett.
91
, 093121
(2007
).27.
K.
Jain
and J.
Chae
, SPIE Newsroom, February 2, 2009
.28.
W.
Khalid
, M. S. M.
Ali
, M.
Dahmardeh
, Y.
Choi
, P.
Yaghoobi
, A.
Nojeh
, and K.
Takahata
, Diamond Relat. Mater.
19
, 1405
(2010
).29.
M.
Dahmardeh
, A.
Nojeh
, and K.
Takahata
, J. Appl. Phys.
109
, 093308
(2011
).30.
T.
Saleh
, M.
Dahmardeh
, A.
Bsoul
, A.
Nojeh
, and K.
Takahata
, J. Appl. Phys.
110
, 103305
(2011
).31.
T.
Saleh
, M.
Dahmardeh
, A.
Nojeh
, and K.
Takahata
, Carbon N. Y.
52
, 288
(2013
).32.
M.
Vahdani Moghaddam
, M. S.
Sarwar
, Z.
Xiao
, M.
Dahmardeh
, K.
Takahata
, and A.
Nojeh
, in 26th International Vacuum. Nanoelectronics Conference
(Roanoke
, VA, USA
, 2013
), pp. 1
–2
.33.
Z.
Xiao
, M. S.
Sarwar
, M.
Dahmardeh
, M.
Vahdani Moghaddam
, A.
Nojeh
, and K.
Takahata
, Appl. Phys. Lett.
103
, 171603
(2013
).34.
P.
Joseph
, C.
Cottin-Bizonne
, J.-M.
Benoît
, C.
Ybert
, C.
Journet
, P.
Tabeling
, and L.
Bocquet
, Phys. Rev. Lett.
97
, 156104
(2006
).35.
J.
Kong
, N.
Franklin
, C.
Zhou
, M.
Chapline
, S.
Peng
, K.
Cho
, and H.
Dai
, Science
287
, 622
(2000
).36.
S.
Ammu
, V.
Dua
, S. R.
Agnihotra
, S. P.
Surwade
, A.
Phulgirkar
, S.
Patel
, and S. K.
Manohar
, J. Am. Chem. Soc.
134
, 4553
(2012
).37.
Y.
Fu
, N.
Nabiollahi
, T.
Wang
, S.
Wang
, Z.
Hu
, B.
Carlberg
, Y.
Zhang
, X.
Wang
, and J.
Liu
, Nanotechnology
23
, 045304
(2012
).38.
B. Q.
Wei
, R.
Vajtai
, and P. M.
Ajayan
, Appl. Phys. Lett.
79
, 1172
(2001
).39.
Z.
Yao
, C.
Kane
, and C.
Dekker
, Phys. Rev. Lett.
84
, 2941
(2000
).40.
Y.-H.
Li
, J.
Wei
, X.
Zhang
, C.
Xu
, D.
Wu
, L.
Lu
, and B.
Wei
, Chem. Phys. Lett.
365
, 95
(2002
).41.
M.
Park
, B. A.
Cola
, T.
Siegmund
, J.
Xu
, M. R.
Maschmann
, T. S.
Fisher
, and H.
Kim
, Nanotechnology
17
, 2294
(2006
).42.
J.
Robertson
, G.
Zhong
, C. S.
Esconjauregui
, B. C.
Bayer
, C.
Zhang
, M.
Fouquet
, and S.
Hofmann
, Jpn. J. Appl. Phys., Part 1
51
, 01AH01
(2012
).43.
J.
Choi
, J.-I.
Lee
, Y.
Eun
, M.-O.
Kim
, and J.
Kim
, Adv. Mater.
23
, 2231
(2011
).44.
M.
Dahmardeh
, M. S.
Mohamed Ali
, T.
Saleh
, T. M.
Hian
, M. V.
Moghaddam
, A.
Nojeh
, and K.
Takahata
, Phys. Status Solidi
210
, 631
(2013
).45.
K.
Takahata
, in Micro Electronic and Mechnical Systems
(InTech
, 2009
), p. 386
.© 2013 AIP Publishing LLC.
2013
AIP Publishing LLC
You do not currently have access to this content.
