微米纳米器件与材料专题述评

半导体产业发展的初期（20世纪60年代），人们发现微米级别的元器件不但体积小，而且表现出比宏观尺寸器件更优良的电学和机械性能。这种新奇的现象引起了当时业界的兴趣，随后微米技术及其理念很快进入了半导体以外领域，与机械等传统学科相结合，产生了新的研究方向即微机电系统（MEMS）。在其发展初期，大批量的MEMS器件被应用在汽车行业，在安全气囊传感控制中迅速取得了成功。

新型便携式薄膜体声波谐振气体传感器的研制与应用

基于MEMS工艺的新型阵列化薄膜体声波谐振器(FBAR),可实现对多种挥发性气体的高通量检测.本文通过对薄膜体声波谐振器表面进行不同的化学官能团修饰,形成了传感器阵列,挥发性气体可以在不同化学官能团修饰的器件界面进行选择性沉积,通过监测传感器的谐振频率变化,形成气体响应的特征条形码,由此实现了对不同挥发性气体更加准确的检测.相对于传统的气体检测手段,由于采用了MEMS工艺,该传感器具备体积小巧、反应快捷、灵敏度高等优势,同时通过多化学官能团修饰的阵列化传感器可以实现一套传感装置对不同气体的检测,大大提高了气体检测的效率、识别能力和准确性.

开放式数字微流控驱动器设计、制造与性能评价

基于介质上电润湿(electrowetting-on-dielectric,EWOD)技术的数字微流控技术可以对微量液滴进行灵活操作,近年来日益成为微流控领域的研究热点.本文基于开放式数字微流控驱动器的基本原理,旨在提供器件改进的途径,提出了EWOD器件的性能评价与优化方法.设计制造了不同电极形状的EWOD器件,通过实验对比了不同电极结构的性能,分析了EWOD器件性能改善的内在原因.本文提出的开放式数字微流控驱动器设计思路与评价方法可以为EWOD器件以及基于EWOD技术的数字微流控芯片设计起到指导作用.

基于场效应晶体管原理制备二硫化钼光电探测器（英文）

过渡金属二硫属化物在电学、光学和机械电子领域展示了强大的应用潜力和价值.其中,二硫化钼作为场效应晶体管中绝缘栅极材料和沟道材料,得到了越来越多的关注.本文研究了基于场效应晶体管原理制备而成的多层二硫化钼光电探测器.通过光学显微镜和原子力显微镜表征了该器件的表面形貌,同时研究了该器件基于场效应晶体管的电学特性和作为光电探测器的光电特性.该器件中,二硫化钼的电子迁移率达到了80 cm2/(V·s),最高探测光电响应为5 A/W.该光电探测器的探测波长极广,并且在所有测试过程中器件稳定性优良.

二维黑磷晶体各向异性弹性的有限元分析

利用基于原子力显微镜的悬臂梁弯曲法,对二维黑磷晶体两个特殊晶轴方向的弹性模量进行测量.通过有限元仿真对悬臂梁结构建模计算,分析了影响测量结果精度的因素:悬臂梁弯曲变形量-厚度比、悬臂梁的长宽比和黑磷晶体弹性模量各向异性.结果表明,悬臂梁长宽比相对于变形量-厚度比、弹性模量各向异性,对测量结果影响更大,其最大相对误差达-40%,.通过有限元仿真分析,可以修正悬臂梁弯曲法力学模型中误差,从而得到更准确的测量结果.

基于温补体声波谐振器件的耐高温型气相色谱检测器

结合气相色谱的高温检测对钻井过程中井下气体的检测具有重要意义。本文使用一种涂覆特定聚合物的温补薄膜体声波谐振器(FBAR),开发出一种对长链烷烃具有高灵敏度的微型检测器。同时实现低成本、兼容互补金属氧化物半导体(CMOS)制造工艺、微米级尺寸、低功耗以及大批量生产。聚合物薄膜的涂覆将FBAR的响应提升了超过一个数量级,该检测器能够在100℃以上的环境下工作且具有响应速度快、检出限低的特点,可用于油田气体分析。