Bu çalışmada, Poly-Si ve $Si_3Ni_4$ malzemelerinden oluşan FPI (Fabry-Pérot Interferometer) diyaframları için ısıl gerilmelerin diyaframın hassasiyeti ve frekans cevabı üzerindeki etkileri teorik olarak incelenmiştir ve değerlendirilmiştir. Diyaframların kalınlıkları 3 μm ve 4 μm olarak seçilmiştir. Yarıçapları ise 100 μm,120 μm ve 130 μm olarak seçilmiştir. Poly-Si diyafram sıkıştırma (compressive) gerilmesine sahip olduğu ve Si3Ni4 diyaframında da germe (tensile) gerilmesine sahip olduğu varsayılmıştır. Elde edilen sonuçlara göre, Poly-Si diyafram için -80 MPa ile -5 MPa aralığındaki sıkıştırma gerilme değerlerinde Si diyaframa göre daha yüksek hasssasiyete sahip iken daha düşük frekans cevabına sahiptir. Benzer olarak germe gerilmesine sahip $Si_3Ni_4$ diyaframının hassaslığı gerilme arttıkça azalmaktadır ve frekans cevabı da gerilme arttıkça artmaktadır. 1000MPa ile 1750 MPa arasında gerilme gerilmesine sahip $Si_3Ni_4$ diyaframı Si(Silikon) diyaframa göre daha düşük hasssasiyet göstermesine rağmen daha yüksek frekans cevabına sahiptir. Literatürde mevcut olan farklı geometrilerde diyafram tasarımı ve farklı özelliklere sahip malzeme kullanılmasına ek olarak diyaframın üretimi esnasında oluşan ısıl gerilmelerde göz önüne alınarak daha hassas ve daha geniş frekans cevabına sahip sensör tasarımı mümkün olabilir.
In this study, the effect of thermal stresses on FPI (Fabry-Pérot Interferometer) diaphragms made of Poly-Si and $Si_3Ni_4$ materials were theoretically investigated and evaluated in terms of the sensitivity and frequency response of the diaphragm. The thicknesses of diaphragms were chosen as 3 μm and 4 μm and radii were chosen as 100 μm, 120 μm and 130 μm, respectively. It was assumed that the Poly-Si diaphragm has compressive stress and $Si_3Ni_4$ diaphragm has tensile stress. Results showed that Poly-Si diaphragm with compression stress between -80 MPa and -5 MPa has higher sensitivity compared to Si diaphragm, however, it has a lower frequency response. Similarly, the sensitivity of the Si3Ni4 diaphragm with tensile stress decreases as the stress increases and the frequency response increases as the stress increases. The $Si_3Ni_4$ diaphragm with a tensile stress between 1000 MPa and 1750 MPa has a higher frequency response than the Si diaphragm although it shows lower sensitivity compared to Si diaphragm. In addition to the use of diaphragm design in different geometries and materials with different properties as available in the literature, it may possible to design a sensor with a higher sensitivity and a wider frequency response by considering the thermal stresses that occur during the fabrication of the diaphragm.
