基于MEMS技术的离子门设计与制备

为了提高小型离子迁移谱仪分辨率,基于微电子机械系统(MEMS)技术设计并制备了Bradbury-Nielsen(BN)离子门。首先简要介绍离子迁移谱仪原理及结构,其次通过SIMION软件对漂移管进行建模,利用统计扩散模拟(SDS)多物理场的仿真程序模拟离子团在漂移管中的运动情况。根据理论分析和有限元数值仿真研究了BN离子门电极丝参数对离子迁移谱仪性能的影响,并确定参数的优化值为:电极丝间距200μm、直径20μm。最后根据工艺条件设计了适用于小型离子迁移谱仪的MEMS离子门,并绘制了相应的掩模版图形。在此基础上详细阐述了采用剥离工艺和深反应离子刻蚀(DRIE)工艺基于4英寸(1英寸=2.54cm)绝缘体上硅(SOI)晶片制备MEMS离子门器件的方法,对比了样品电极丝参数的设计值和测量值,并验证器件的平整度。