体硅微机械陀螺的设计与模拟

针对工艺误差引起的频率不匹配问题,模拟设计一种基于体硅工艺的新型结构高灵敏度微机械陀螺,采用差分驱动有效克服了静电力分布不均匀对灵敏度的影响.通过对陀螺的结构性能进行有限元模拟分析,合理选择结构参数,驱动频率为5.200 kHz,敏感频率为5.187 kHz,匹配系数R≈0.25%.此结构既有效地消除了机械耦合,又使驱动模态与敏感模态匹配良好.

多晶硅薄膜的高温压阻效应

利用LPCVD制备重掺杂多晶硅薄膜，在0-560℃温度范围内对薄膜的压阻效应进行研究，同时对多晶硅薄膜应变系数随温度的变化，以及薄膜的淀积温度与薄膜厚度对应变系数的影响进行了相关的实验研究．结果表明，利用多晶硅材料制作的压敏电阻，其最高工作温度可以达到560℃以上．

集成CMOS四象限模拟乘法器

给出了一种CMOS型四象限模拟乘法器,该乘法器采用有源衰减器结合吉尔伯特单元结构.利用基于CSMC的0.6μm n阱2p2m工艺SPICE BSIM3V3 MOS模型(level=49)进行仿真,采用单电源5V电压供电.利用HSPICE仿真并给出了仿真的结果及版图实现.

体硅工艺微振动传感器的研制

体硅工艺微振动传感器与表面工艺微振动传感器相比,具有灵敏度高、噪声低等优点.本文研制的体硅工艺微振动传感器,其敏感单元为叉指电极结构,弹性梁采用新颖的多级折梁结构.利用硅深槽刻蚀技术(ICP)制作微振动传感器,ICP的最大刻蚀深度可达400μm,最小线条宽度小于1μm.传感器的灵敏度可达56 8fF/g,测量范围-5g～5g,抗过载能力高于1000g,共振频率为2 5kHz.

电容式多晶硅微声传感器的模拟与设计

设计了一种以多晶硅薄膜作为振动膜片的电容式硅微声传感器。通过有限元法(FEM)对传感器建模,并对其进行静力、模态和谐响应分析。模拟分析结果表明此传感器机械灵敏度可达1.81×10-7m/Pa,其频带宽度接近10kHz。

相变式自检测压力传感器

提出一种新型压力传感器自检测方法———相变热驱动法.在压力传感器的密封腔中填充相变物质,利用相变物质气化后所产生的巨大压力实现自检测功能.通过控制压力腔中相变物质的填充量与加热电阻的加热功率,可以实现不同量程压力传感器的自检测.基于相变热驱动法研制了一种单晶硅大量程自检测压力传感器,传感器为硅-玻璃-硅三层结构,通过静电键合与热键合技术制备.测试结果显示,自检测电压输出为满量程输出的6·8%,综合精度高于2·1‰.

掺杂浓度对多晶硅纳米薄膜应变系数的影响

为有效利用多晶硅纳米薄膜研制MEMS压阻器件,本文对LPCVD多晶硅纳米薄膜应变系数与掺硼浓度的关系进行了研究,并利用扫描电镜和X射线衍射实验分析了薄膜的结构特点.结果表明:在重掺杂情况下,纳米薄膜的应变系数明显大于相同掺杂浓度下单晶硅的应变系数,而且掺杂浓度在2.5×1020cm-3左右时,应变系数具有随掺杂浓度升高而增大的趋势.对这种实验结果依据隧道效应原理进行了理论解释,提出了多晶硅压阻特性的修正模型.

磁电阻效应的原理及其应用

对几种磁阻效应作用机理和磁阻元件在传感器中的应用进行了综述,详细介绍了几种磁阻传感器的工作原理,对几类常用的磁阻传感器的性能进行了比较,并对磁阻传感器的发展进行了展望.

多晶硅薄膜压阻系数的理论研究

利用应力退耦模型 ,分别对多晶硅薄膜晶粒中性区和晶界势垒区的压阻系数进行了理论分析 ,并推导出多晶硅压阻系数的表达式 .实验结果表明 ,利用文中推导出的理论公式所获得的计算值与实验测量结果基本符合 ,所给出的有关多晶硅压阻系数的理论结果可以作为多晶硅特性分析的理论依据 .

微型多槽道平板热管传热特性分析及最大传热量预测

对三角形槽道的微型平板热管,进行流动、传热性能的理论分析和模拟.建立了微型平板热管的一维稳态模型,以分析工质在热管内的轴向分布,液体和蒸汽压力、流速的轴向变化,并计算其最大传热量.该模型更精确地考虑了具有互相连通蒸汽空间的平板热管,汽液界面剪切摩擦力对其传热性能影响,模型预测结果与实验数据取得较好的符合,能够更准确地预测微热管的最大传热量.该模型可用来帮助微型多槽道平板热管的结构设计.

柔性倒置赝型三结太阳电池高能质子辐射效应研究

为考察柔性薄膜GaInP/GaAs/InGaAs倒赝型三结(IMM3J)太阳电池的抗辐照性能,本文对其进行了1、3、5 MeV高能质子辐照。SRIM模拟结果表明,1、3、5 MeV质子辐照在IMM3J电池中造成均匀的位移损伤。光特性(LIV)结果表明,开路电压(V_(oc))、短路电流(I_(sc))和最大输出功率(P_(max))与质子注量呈对数退化规律。通过非电离能量损失(NIEL)将不同能量质子的注量转化为位移损伤剂量(DDD),结果显示,V_(oc)和P_(max)与DDD呈对数退化规律,而I_(sc)遵循两种不同的退化规律。光谱响应测试证明,GaInP子电池具有优异的抗辐照性能,3个子电池中InGaAs(1.0 eV)子电池的抗辐照性能最差。

MEMS中的静电-热键合技术

在研制压力传感器时,采用静电-热键合相结合的方法,对Si/Au-Class、Si/Au-Glass/Si结构的键合技术进行了研究.硅与淀积有金加热器引线玻璃的封接:先以Si/Glass静电键合方法进行,再400℃退火2h,使Si/Au热键合.用一次充氮真空检漏法对键合形成的绝压腔进行了测试,结果显示:键合界面接合牢固、气密.此技术被用于Si/Au—Glass/Si结构自检测压力传感器的键合封接,经对传感器测试,性能良好,具有自检测功能.

集成毛细管电泳芯片的设计

利用ANSYS软件对集成毛细管电泳芯片微沟道内样品流动情况进行模拟,获得了不同进样模式下微沟道的结构与流体流速之间的关系,并以此为依据对芯片整体结构参数进行设计:毛细管沟道最终尺寸为宽度16μm,深度10μm,有效分离长度为3.5cm的圆角转弯形沟道,从而确定整个芯片设计。

MEMS兼容PZT压电厚膜的性能测试

丝网印刷法制备PZT厚膜工艺与MEMS技术兼容.通过调整PZT印刷浆料粘度,并采取多次套印、多次退火及合理的烧结工艺,在硅膜片上获得了较致密的PZT厚膜.采用悬臂梁方法对制备的Ag/PZT/SiO2/n+Si结构复合压电厚膜进行了直接测试,结果表明PZT压电厚膜的压电常数d31可达70×10-12m/V,以此方法制备的压电厚膜适合作为MEMS执行器的微驱动元件.

4H-SiC结势垒肖特基二极管电子辐照效应测试分析

采用1 MeV电子辐照,开展了4H-SiC结势垒肖特基二极管(JBS)空间电子辐照效应测试分析。测试结果表明,随着辐照电子注量的增加,JBS的正向特性逐渐退化,串联电阻逐渐增加;电子注量为5×10^(14) cm^(-2)时,反向漏电流在高反向电压下有所增加;电子注量为5×10^(15) cm^(-2)时,反向漏电流明显降低;自由载流子浓度随辐照注量的增加而降低,载流子去除率约为0.37 cm^(-1)。通过对辐照前后的SiC外延片材料级辐照缺陷分析结果表明,电子辐照会在4H-SiC中引入体缺陷,如碳间隙原子、碳空位及其他复合缺陷;在较小注量下,辐照缺陷浓度随着辐照注量的增加而增加;当辐照注量超过5×10^(14) cm^(-2)时,出现了缺陷信号的淬灭现象。

SiC功率器件辐照效应研究进展

SiC功率器件是许多航天器用电子设备的重要组成部分,是保障深空探测任务顺利进行的前提和基础。在梳理SiC功率器件发展概况的同时,针对不同SiC功率器件(SiC SBD、SiC JBS、SiC MOSFET)在空间辐射环境下的性能退化规律进行了概述,重点分析了辐射环境下SiC功率器件的损伤机理,为SiC功率器件抗辐射技术的长远发展提供了参考。

倒置四结(IMM4J)太阳电池中InGaAs(1.0 eV)和InGaAs(0.7 eV)子电池高能电子辐照退火效应

本文为研究1 MeV电子辐照倒置四结(IMM4J)太阳电池InGaAs(1.0 eV)和InGaAs(0.7 eV)关键子电池的退火效应,将辐照后的两种子电池在60—180℃温度范围累计退火180 min,并对不同退火温度、退火时间下的两种子电池进行了光IV测试、暗IV测试和光谱响应测试.实验结果表明两种子电池的开路电压Voc、短路电流Isc和最大输出功率Pmax随着退火时间的延长逐渐恢复,温度越高,恢复程度越大.在相同的退火条件下,InGaAs(1.0 eV)子电池的恢复程度比InGaAs(0.7 eV)子电池小.本文通过对暗特性曲线进行双指数模型拟合,得到不同退火条件下两种子电池的串联电阻Rs、并联电阻Rsh、扩散电流Is1、复合电流Is2.结果表明在退火过程中两种子电池的Rsh逐渐增大,Rs,Is1和Is2逐渐减小.温度越高,退火时间越长,恢复程度越大.在退火60 min后两种子电池的Voc,Isc和Pmax恢复程度均可达到整体恢复程度的85%以上.InGaAs(1.0 eV)子电池的Is1和Is2的恢复程度远大于InGaAs(0.7 eV).本文建立了短路电流密度Jsc和缺陷浓度N的等效模型,以此计算得到InGaAs(1.0 eV)和InGaAs(0.7 eV)两种子电池的热退火激活能分别为0.38 eV和0.26 eV.

电容式MEMS加速度计电子辐照效应研究

随着我国航天工程的技术发展,对航天器用惯性器件的小型化和轻量化的需求越来越高,研究微电子机械系统(Micro electromechanical system,MEMS)惯性器件的空间环境效应以保障其在轨长寿命和高可靠运行就显得尤为重要。针对国产电容式MEMS加速度计,通过1 MeV电子辐射试验,研究了高能电子辐照对电容式MEMS加速度计电学性能的影响规律及相关退化机理。结果表明,电子辐照注量对电容式MEMS加速度计的表头电容影响较弱、阻抗与辐照注量呈负相关趋势;在低辐照注量下,电容式MEMS加速度计的ASIC电路正常工作,在高辐照注量下(3.0×10^(13) cm^(-2)以上)出现明显的性能退化;电容式MEMS加速度计整表在5.0×10^(12) cm^(-2)的电子辐照注量下发生功能失效。

“固态电子论”实验课程研究

"固态电子论"是微电子和电子信息专业的技术基础课程,理论抽象,学习难度大。因而其实验教学极为重要,是对理论教学的必要补充,是使学生对抽象理论加深理解的重要途径。本课程组在对该课程进行全面深入分析基础上建立了实验教学体系,自制了主要的实验仪器和装置,编写了实验指导书,开设了5个综合型实验和1个设计型实验。从已开出的三届实验课程来看,效果很好,起到了加深学生对抽象理论理解作用。

GaN基MOSFET低温特性的实验表征及分析

深空探测活动需要电子元器件在极端低温环境(T<40 K)中能正常使用。基于低温环境下的应用需求,本文研究了GaN基MOSFET在15~300 K温区的低温环境效应。实验结果显示,随着温度逐渐从300 K降低到15 K,饱和漏极电流和阈值电压均增大。低温下,转移特性和输出特性均变好。分析发现,较高的电子迁移率是GaN基MOSFET低温下电特性变化的主要原因。