MEMS铂薄膜温度传感器的电阻温度系数研究

采用MEMS工艺在硅衬底上制备了铂电阻薄膜温度传感器,在500℃、600℃、700℃和800℃四个温度点下对铂电阻样品进行了热处理,对样品在退火前后的电阻值进行了测试和对比分析。对800℃的退火样品的阻温特性进行了多次测量,其在零摄氏度的电阻温度系数可达3150×10^-6/K。另外还对退火后的铂电阻样品阻温特性进行了多次升温降温测试,其升温曲线和降温曲线基本重合,表明退火处理可以明显的改善铂薄膜温度传感器的稳定性和重复性。

单轴微拉伸MEMS材料力学性能测试的系统集成

为了对微米尺度薄膜材料的力学性能进行测试,开发了一套成本较低的单轴微拉伸MEMS材料力学性能测试系统。首先,根据有限元模拟优化设计测试样片,使其能够易于夹持、准确对中,以利于应力和应变的测量。接着采用三维非硅UV-LIGA微加工技术制备了Ni薄膜样片。根据单轴拉伸测试过程和硬件构成,以Visual Basic为平台编译了一套数据采集与分析系统。最后,应用该测试系统完成对电镀Ni薄膜材料性能的测试。实验结果表明,该系统能够精确测试试样应变,精度达到0.01μm,拉伸力精度达到mN级。得到的电镀Ni薄膜材料的杨氏模量约为94.5 GPa,抗拉强度约为1.76 GPa。该系统基本满足微米尺度材料单轴微拉伸力学性能测试的需要。

微型压电能量采集器的仿真、制造与测试

理论分析得到微悬臂梁式压电能量采集器的设计准则。采用一种新颖的制造工艺,将高性能压电陶瓷锆钛酸铅(PZT)块材与硅片在540℃高温下键合1 h后,减薄并切割成形成压电悬臂梁。使用ANSYS软件进行仿真,得到了器件的固有频率、尖端位移和电压输出的频率响应。设计一套振动能量采集器测试装置,并对器件进行测试。测试结果表明,所制得的器件固有频率为2 580 Hz,在10 m/s2的正弦加速度激励下,其输出峰-峰值电压达1.58 V,测试结果与仿真分析基本吻合。

锆钛酸铅压电陶瓷PZT7的形状记忆效应研究

提出了一种新的方法可以使锆钛酸铅压电陶瓷PZT7具有形状记忆效应。用自制的Sawyer-Tower电路测试得到PZT7方形样品发生极化反转对应的电场强度大约为130kV/cm。当施加对称的饱和极化电压370V时,PZT7/Si(109/146μm)悬臂梁端部的变形-电场曲线呈现典型的"蝴蝶"形状。在外电场为0时,悬臂梁端部的变形为0。如果施加不对称的极化电压,悬臂梁端部的变形——电场曲线发生明显的变化。不同的反向极化电压使悬臂梁端部产生不同的变形,而且,电压和变形是一一对应的。因此,在外电场为零时,PZT7/Si悬臂梁可以具有多个不同的稳定位置,表现出明显的形状记忆效应。实验表明,对于长度为15.5mm的PZT7/Si悬臂梁而言,当施加的反向极化电压从120V回到0时,悬臂梁端部产生的变形最大,为68.5μm。

利用声表面波实现液体的二维驱动(英文)

报道了利用声表面波实现水滴二维驱动的实验。在127.8°Y切X向传播的铌酸锂衬底上制作了4个叉指换能器。每个叉指换能器由10对电极构成,其叉指周期为400μm,宽度为100μm,孔径为12mm,整个器件的尺寸为26mm×26mm×0.45mm。由于铌酸锂晶体的各向异性,叉指换能器沿Y、X方向的谐振频率不同,分别为9.3MHz和9.6MHz。基于铜材料相对于铝材料的优点,选用了铜材料并采用剥离工艺制作了电极,得到了优化的工艺参数。最后,用了超长时间超声波辅助方法彻底去除残胶,实现了对水滴的二维驱动,输入功率为9W,液滴运动的平均速率为5mm/s。利用ANSYS软件分析了声表面波在铌酸锂衬底内的传播,内部振动的模拟结果与理论分析一致。实验表明,利用声表面波实现液体的二维驱动是可行的,该液体驱动原型可用于片上系统和μ-TAS。

汽车用钢板纳米晶镀锌层在氯化钠溶液中的腐蚀机理

将汽车用钢板置于碱性镀锌液中电镀，制备了纳米晶镀锌层。采用场发射扫描电子显微镜（FE—SEM）观察镀锌层在3．5％NaCl溶液中腐蚀前后的表面形貌，以能谱仪（EDS）研究腐蚀产物组成，运用塔菲尔（Tafel）曲线和电化学阻抗谱（EIS）考察纳米晶镀锌层的电化学腐蚀行为。结果表明，镀锌层由直径为80～100nm的针状结构的纳米晶组成；在3．5％NaCl溶液中，经24h和48h腐蚀后，腐蚀电流密度明显增大：经过48h腐蚀后，有腐蚀团聚物出现；随着腐蚀时间的延长，腐蚀产物的电阻减小而电容增大。