微机电系统(MEMS)与纳机电系统(NEMS)

微机电系统(MEMS)和纳机电系统(NEMS)是微米/纳米技术的重要组成部分.MEMS已经在产业化道路上不断发展,NEMS还处于基础研究阶段.本文强调了制造技术是微/纳机电系统发展的基础,在简单地介绍了典型的MEMS和NEMS器件和系统后,讨论了MEMS和NEMS发展中的几个问题和MEMS和NEMS的发展前景.

MEMS结构中碳纳米管的电泳沉积及其场发射特性研究

利用电泳沉积的方法在MEMS结构特定位置上组装碳纳米管薄膜,以此作为发射体研制基于碳纳米管场发射的传感器,并对其场发射进行了测试和分析.电镜观测与场发射实验结果表明,利用电泳沉积方法可以只在MEMS结构的特定位置沉积碳纳米管薄膜,对于4μm的发射间隙、该薄膜的场发射开启电压约为3.6V^4V,发射电压20V时的发射电流可至28μA.这种"post-MEMS"的碳纳米管薄膜组装方法具有工艺简单的特点,同时避免了碳纳米管生长对MEMS工艺环境以及器件的污染、破坏,实现了纳米材料组装与MEMS工艺的兼容.

微纳机电开关研究现状

微纳机电开关是指特征尺寸在微米或纳米量级内的机械开关,是一个新兴的技术领域,具有体积小、速度快、零泄漏等优势,成为近年来的研究热点。首先介绍了微纳机电开关在射频器件和逻辑电路中的应用,并概述了其分类方式及各自特点。同时系统综述了微纳机电开关的研究现状,包括在尺寸、阈值电压、稳定性、材料等方面取得的突破。最后,论述了微纳机电开关的发展趋势,阐述了其面临的问题和发展障碍,如微纳尺寸下的表面粘附效应、现有工艺技术的实现等。

微器件操作末端执行器研究现状

微纳制造技术和微机电系统(MEMS)的迅猛发展,推动了微器件向微型化、集成化、多功能化方向发展。微器件操作末端执行器是微操作工具与微器件直接作用的部件,具有重要研究意义。综述了微器件操作末端执行器的研究现状和成果;对国内外微器件操作末端执行器进行了汇总和分类;对微器件操作末端执行器的工作原理和结构进行了介绍;基于对接触式和非接触式末端执行器研究现状的总结,分析了各种末端执行器的优势和局限。最后,讨论了微器件操作末端执行器的应用现状和面临的挑战,并对末端执行器的发展进行了展望。该研究为微器件操作末端执行器的选取和开发提供了技术参考。

硅基微纳光电子器件的研究

由于硅基加工工艺目前发展较为成熟、硅基光电子元件的制造成本相对较低且具有较理想的光电混合继承性能,所以硅基光电子元件现阶段在光纤通信方面的应用较为普遍,特别是其向微纳米机电系统的深化,使其应用的空间更加广阔,在此背景下,本文以目前较为成功的几个关键硅基微纳光电子器件为例,针对硅基微纳光电子器件展开研究,为对其更加全面的认识做出努力。

非局部因子和表面效应对微纳米材料振动特性的影响

基于非局部理论和表面效应模型,导出表面吸附物对微纳米材料的动力学方程,研究非局部因子和表面能对微纳米传感器振动特性的影响.结果显示,非局部因子、表面能、吸附物种类、附加刚度和基底种类对微纳米结构的振动特性有重要影响.

移动互联网络时代MEMS技术的创新发展

微电子机械系统(MEMS)技术是半导体微电子学的创新,利用Si基集成电路的平面工艺从两维加工向三维加工发展,开创了MEMS新的领域。综述并分析了与信息产业以及移动网络相关的MEMS主流产品(加速度计、陀螺仪、微麦克风、数字微镜器件(DMD)、喷墨头和RF MEMS)的技术发展现状和趋势,同时预测了MEMS新兴产品(光滤波器、微小电子鼻、微扬声器、微超声器、微能量采集器和纳机电系统(NEMS))的科研现状和面临的技术挑战。从当前世界MEMS技术发展的特点(系统集成、与CMOS工艺结合走向标准加工、纳米制造与微米、纳米融合和多应用领域扩展)出发,结合国内MEMS技术发展的现状,提出我国MEMS技术发展的建议。

Casimir效应对微纳机械开关稳定性的影响

在微/纳机械系统中的一个重要问题就是粘附效应(stiction)。在亚微米尺寸下,Casimir力对于粘附效应的影响是最为严重的。本文分析了Casimir效应对于微纳机械开关中与粘附效应相关的两个参数临界初始距离Lmin和临界电压(pull-involtage)的影响。在临界电压的分析计算过程中重点讨论了材料性质所产生的作用。随着微纳构件之间距离的减小,材料的导电性和表面粗糙程度对器件的稳定性的影响也越来越大。在微/纳机械系统的制造中,通过选择不同的材料可以极大地改善系统的稳定性。

MEMS技术的发展及其在航天领域的应用研究

简述MEMS概念和特点,分析MEMS技术应用于航天领域的优势及其技术发展情况,重点对MEMS技术在微纳卫星领域的应用以及对微纳卫星技术发展的牵引作用进行了研究。

国外微光机电系统研究现状与趋势

基于半导体微纳米尺度加工技术的微机电系统与微光学技术的结合形成了微光机电系统MOEMS(Micro-Optic-Electro-Mechanical Systems)。MOEMS涉及微机械、微电子、微光学、信息学,是一个新兴的极具发展潜力的多学科交叉研究领域。本文介绍了基于MEMS微细加工工艺的MOEMS技术近年研究和开发取得的一些新进展及国外研究现状,阐述了MOEMS的基本特征,阐述了一些典型的MOEMS系统,并分析了MOEMS技术的未来发展趋势。

硅基微机械表面粘附及摩擦性能的AFM试验研究

在Si(1 0 0)基片上制备了十八烷基三氯硅烷(OTS)分子润滑膜,并用原子力显微镜(AFM)对比研究了施加OTS膜前后的硅表面的粘附、摩擦磨损性能。试验考虑了相对湿度和扫描速度对粘附、摩擦性能的影响。结果表明,相对于硅构件来讲,OTS膜表面粘附力较小,具有较小的摩擦因数,呈现较好的润滑性能;硅构件受湿度变化的影响比OTS膜明显。微构件的摩擦性能由于水合化学作用生成Si(OH)4润滑膜,使得其受相互间运动速度影响很大。OTS膜不仅是一种耐磨性较好的润滑膜,而且有良好的稳定性。

芯片级集成微系统发展现状研究

概要介绍了芯片级集成微系统的内涵和近期发展态势,分析了它的技术特点,对相关的新技术、新结构和新器件的技术问题作了初步的分析与探讨,为发展新一代微小型电子武器系统提供一部分技术信息。

微/纳发电技术专利分析

以微/纳型信息器件所需的能量供应技术为对象,对全球微/纳型发电技术相关专利产出进行定量分析,揭示当前专利活动特点,确定相关技术领域的重要研发方向与重点技术,并在综合分析基础上就今后发展提出了参考建议。主要分析工具包括汤森科技信息集团的数据分析工具TDA(Thomson Data Analyzer)、TI(Thomson Innovation)分析平台、中国科学院国家科学图书馆专利在线分析系统2.0。

微纳制造,螺蛳壳里做道场

在中国古代的道家典籍《庄子》里,有一则颇值得玩味的故事：蜗牛的两根触角上,各有一个小国家。它们常年征战不休,仿佛两根蜗牛触角就是整个世界。这则讽刺战国时代诸侯之间无休止混战的戏谑之作,放到今天来看,却仿佛是对蓬勃发展的微纳制造技术的预言。

纳米薄膜及相应三维结构的构建、特性及应用

纳米薄膜是纳米材料家族一个新兴的成员,由于其特征厚度介于原子以及微米量级之间且具有高比表面积,纳米薄膜展现出了与宏观材料不同的特殊性质.纳米薄膜可以进行人为的操控甚至从衬底上脱离成为独立的薄膜.纳米量级的厚度使得该薄膜容易图形化以及加工成为复杂的二维、三维微纳结构.本文综述了纳米薄膜研究领域近年来的研究成果,包括各类性质研究和潜在应用方面的探索.纳米薄膜及相应三维结构在电学、光学、磁学、微纳机电等领域的广泛应用前景将使其成为纳米材料与器件研究领域一个重要的研究方向.

Micro/nano Scale Mechanics and Intelligent Material-The First Creative Research Group in Mechanics

As the first Creative Research Group sponsored by Division of Mechanics of Department of Mathematical and Physical Sciences of NSEC, a project team, including two CAS members （Porf. Kezhi Huang, Prof. Wei Yang） and two Changjiang scholars （Prof. Quanshui Zheng, Prof. Daining Pang） from Tsinghua University, focused their research on ＂Micro/nanoscale mechanics and smart materials＂, and progressed in the following：

“做学问、做研究切忌跟风”——蒋庄德

蒋庄德(1955—),民盟盟员,中国工程院院士,机械制造及自动化专家。蒋庄德院士长期从事微纳制造与先进传感技术、精密超精密加工与测试技术及装备等方面的研究,在高端MEMS传感技术及系列器件、数字化精密测量与超精密加工技术和装备的工程科技领域取得了突出成就,在微纳米技术相关基础理论和生物检测技术及仪器等方面开展了创新性研究。他主持研制的具有自主知识产权的耐高温压力传感器及系列MEMS器件,突破了MEMS器件能看不能动、能动不能用的困局,解决了航空航天、军工、石化、先进制造等领域高温恶劣环境下的压力加速度测量难题,引领和带动了高端MEMS传感器技术的发展,打破了国外的技术封锁和垄断,并在国内率先将MEMS传感器技术推向工程应用,在这一领域作出了突出贡献。