Comb Drive Designs with Minimized Levitation

This paper presents two capacitive comb drive designs for electrostatic actuation of MEMS with the aim to eliminate the levitation effect often observed in such systems. By placing a shield over the comb drive fingers, it is possible to balance the electric field and suppress vertical forces while maintaining the desired lateral motion. By optimizing the comb geometry, we demonstrate that our approach is able to reduce the levitation by an order of magnitude and unwanted coupling of motion from out-of-plane to in-plane by a factor of 7 compared with standard comb architectures fabricated using PolyMUMPs technology, without the need of alternating comb finger polarities or additional control electrodes. Levitation was reduced to 160 nm, for 3.6 μm lateral displacement at a driving voltage of 80 V. [2016-0156]Fil: del Corro, Pablo Guillermo. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Patagonia Norte; Argentina. Comisión Nacional de Energía Atómica. Gerencia del Area de Investigación y Aplicaciones No Nucleares. Gerencia de Física (Centro Atómico Bariloche). División Bajas Temperaturas; Argentina. Comisión Nacional de Energía Atómica. Gerencia del Área de Energía Nuclear. Instituto Balseiro; ArgentinaFil: Imoden, Matthias. École Polytechnique Fédérale de Lausanne; SuizaFil: Bishop, David J.. Boston University; Estados UnidosFil: Pastoriza, Hernan. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Patagonia Norte; Argentina. Comisión Nacional de Energía Atómica. Gerencia del Area de Investigación y Aplicaciones No Nucleares. Gerencia de Física (Centro Atómico Bariloche). División Bajas Temperaturas; Argentina. Comisión Nacional de Energía Atómica. Gerencia del Área de Energía Nuclear. Instituto Balseiro; Argentin