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Hace varías décadas, los avances de la industria microelectrónica permitieron la aparición de una nueva rama de ciencia y tecnología: las microtecnologías. Beneficiando de un saber-hacer, en términos de materiales y procesos de miniaturización, adquirido a través de la fabricación de circuitos integrados (CI), diversos tipos de dispositivos mecánicos, de dimensiones en el rango de 100 μm (micrómetros, 10^-6m), empezaron a fabricarse. Estos dispositivos, más conocidos como MEMS (MicroElectroMechanical Systems), representan sensores (o actuadores) muy versátiles, con sensibilidades de medida descomunales debido a su tamaño. Hoy en día, ya se comercializan MEMS en diversos sectores desde el de la automoción (c.f. acelerómetros en los airbags) hasta el biomédico (equipos de control de presión de la sangre, etc.). Recientemente, los MEMS derivaron hacia más miniaturización todavía hasta convertirse en Nano-EMS (i.e. NEMS), cuyo dispositivo más representativo son los resonadores nanomecánicos.

Presentan un fuerte interés sobre todo en dos campos: como sensores ultra-sensibles y como componentes para sistemas de telecomunicaciones de alta frecuencia ya que hay una necesidad creciente en productos para aplicaciones móviles. En este contexto, dispositivos nanomecánicos aplicados como componentes de radiofrecuencia ocupan menos espacio y pueden resultar más económicos en términos de precio y energía que sus equivalentes eléctricos. En la práctica, las aplicaciones de resonadores nanomecánicos requieren una actuación y detección eléctricas. En este caso, la implementación más eficiente es una integración con CI CMOS. Las excelentes propiedades eléctricas y mecánicas del silicio permiten diseñar componentes mixtos electro-mecánicos llamados NEMS/CMOS. Combinan extraordinarias propiedades de sensado, proporcionadas por la parte móvil mecánica, con la posibilidad de detectar eléctricamente la señal de salida en condiciones mucho más favorables dado que las capacidades parásitas son reducidas drásticamente al tratar dicha señal 'on-chip' a través de un CI CMOS. Por tanto, nuevos CI CMOS específicos se tienen que desarrollar para hacer de interfaz de lectura del componente mecánico.

En este trabajo, optamos por excitar el resonador electrostáticamente y detectar capacitivamente las oscilaciones mecánicas: el movimiento mecánico que ocurre durante la resonancia se traduce eléctricamente en un cambio de capacidad. Se presenta un modelo para predecir la respuesta eléctrica del nanoresonador mecánico: los niveles de corriente producida están en el rango del nanoamperio. Así pues, se ha diseñado un circuito CMOS de lectura y de bajo consumo que mejora la respuesta eléctrica del NEMS: colecta en mejores condiciones la corriente generada por las oscilaciones y la amplifica 'on-chip' para que se pueda medir a la salida un voltaje suficientemente alto.

Luego, estos dispositivos se fabricaron combinando la tecnología CMOS estándar del Centro Nacional de Microelectrónica de Barcelona (situado en el campus de la UAB y que pertenece al CSIC) con métodos emergentes de nanolitografía. Finalmente, frecuencias de resonancia (mecánica) del rango del MHz se pudieron medir experimentalmente con éxito.