磁悬浮转子微陀螺的微细加工工艺研究

介绍了磁悬浮转子微陀螺的工作原理及有关的微细加工工艺。磁悬浮转子微陀螺的平面线圈是采用光刻、电镀及溅射等微细加工方法来实现的,微转子的加工有冲压、蒸铝沉积等方法,其中冲压能得到质量较好的微转子;上壳体采用体硅腐蚀来制作。初步的实验表明该方案是行之有效的。

正交法对DEM技术中模压工艺的优化研究

DEM(Deepetching,Electroforming,Microreplication)技术是一种三维微细加工技术,由深刻蚀、微电铸和微复制三种工艺组成。其中微复制常采用模压工艺,而模压工艺具有许多参数,为了确定主要影响因素和最佳工艺条件,首次用正交实验方法对模压工艺进行优化。用镍模具对聚碳酸酯(PC)进行模压,得到影响因素主次为:模压温度>施加压力>加力速度>加力时间,优化参数为:模压温度180℃,压力3000N,加压速度0 2mm/min,力维持时间120s。用得到的优化参数进行实验得到了最佳的实验结果,由此证明了此方法的可行性。

磁控溅射制备Co_(1-x)Pt_x:C复合纳米颗粒薄膜的研究

采用组合靶,利用磁控共溅射技术制备了Co1-xPtx∶C复合纳米颗粒薄膜,并从实验和理论上对不同Pt浓度CoPt∶C薄膜的组分、微结构、磁性能、组分和微结构与磁性能之间的关系以及薄膜的应用进行了初步研究。发现CoPt粒子取向和磁性能与CoPt∶C薄膜中的Pt浓度有密切关系,在较高Pt浓度的CoPt∶C薄膜中观察到垂直各向异性现象。通过改变Pt浓度,可以获得粒子粒径小于10nm、矫顽力可控、垂直磁晶各向异性较高的薄膜。晶格结构和晶粒之间的作用力可认为是影响CoPt∶C薄膜磁性能的主要因素。

汽车钢板纳米镀锌的研究

对电镀锌进行纳米改性研究,采用场发射电镜观察镀锌层结晶的形态,X衍射分析镀锌层晶粒的尺寸,结果表明出现纳米晶粒,同时对几种镀锌层进行阳极极化曲线的测量。结果表明,纳米镀锌层的抗腐蚀性能优于其他镀层。

用于MEMS器件的真空密封技术

介绍MEMS器件中常用的键合技术和适用于真空密封与器件性能要求的特殊结构设计,以及提高和保持器件高真空环境的方法。合适的真空密封技术不仅能够保证和提高MEMS器件的性能,同时可以简化工艺步骤,降低器件成本。

FeSiB/Cu/FeSiB夹心薄膜巨磁阻抗效应研究

研究了非晶FeSiB/Cu/FeSiB夹心薄膜在100kHz～40MHz范围内的巨磁阻抗效应。当磁场和交流电流沿薄膜的纵向时,磁阻抗比随磁场的增大而增强,在磁场约1600A/m下达到最大值,然后随磁场的增大而下降到负值。在频率3MHz、磁场1600A/m时磁阻抗比达到最大值17.2%。磁阻抗比的最大值及负的磁阻抗比与夹心薄膜中磁各向异性轴的取向有关。另外,当磁场施加在薄膜的横向时,薄膜表现出负的磁阻抗效应,在频率3MHz、磁场5600A/m时,磁阻抗比达-13.4%。

BST薄膜铁电移相器研究进展

钛酸锶钡(BST)薄膜因其具有高的介电调谐量,相对低的损耗tgδ和快的开关速度,在微波移相器的应用中显示出巨大优势。介绍了改善BST薄膜的介电性能的有效方法,衬底材料的选择,以及BST薄膜铁电移相器的结构类型和研究进展。

多层复杂结构准LIGA一体化加工工艺的研究

准LIGA加工工艺通常只能加工单层准三维体。本研究采用SU 8胶准LIGA技术,解决了多层套刻、种子层和表面活化等技术难题,加工出了三维五层一体化复杂结构。实践证明,所提出的工艺实际可行,进一步拓展了准LIGA工艺的应用。

微机械密码锁鉴码机构的UQS机理研究及其工艺实现

姜勇陈文元张卫平李胜勇微机械密码锁是一种用于重要场合的安全保险装置,其鉴码机构的设计基于UQS技术。从UQS的概念出发,研究了UQS的特性,得到了一个可行的编码算法。根据生成的编码,使用MEMS加工技术,“一体化”加工完成了基于UQS技术的齿轮鉴码机构。此齿轮鉴码机构对微机械密码锁的推广应用具有重要的意义。

应用X射线光刻的微针阵列及掩模板补偿

提出了一种聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)微针的微细加工工艺,该工艺基于PCT技术,结合X射线以及光刻掩模制作三维微结构。通过移动LIGA掩模板曝光来加工微立体PMMA结构,其加工形状取决于X光光刻掩模板吸收体的形状。实验显示,最终的结构形状并非完全与掩模板上吸收体的形状一致。如果不对X光光刻掩模板的吸收体形状进行补偿,即会使被加工的微结构侧面变形,从而影响微针的性能。分析了微针阵列侧面变形的原因,认为这种变形是由于显影时间与曝光量之间的非线性关系导致结构形状与曝光量分布不完全一致造成的。利用PCT方法制作的PMMA微针其长度为100～750μm,直径为30～150μm,针尖的直径最小可达100nm。通过对LIGA掩模板上的吸收体图形进行适当的补偿,使吸收体图形从中空的双直角三角形变为中空的半椭圆图形,增强了带沟道的微注射针阵列的强度。

场发射硅锥阵列的干法制备与研究

阐述了用于场发射压力传感器发射阴极的硅锥阵列的干法制备工艺,用反应离子刻蚀(RIE)的方法在76 mm(3 in.)的低阻硅片上制备出52个均匀分布的10×12的硅锥阵列,得到了曲率半径为25 nm^35 nm且具有良好一致性的尖锥。当阵列的场发射起始电压为1.4 V/μm,场强为9.2 V/μm时,单个硅锥的发射电流达到8.3 nA,并且性能较为稳定。

基于SU-8胶转子的非接触压电微马达

研制了一种非接触压电微马达,通过阻抗分析仪对定子进行扫频测试,确定其共振频率,并且详细介绍了SU 8胶转子制作的工艺流程。利用转速仪比较不同形状和尺寸的转子在调频和调压下的转速,从而确立压电微马达的最优转子。转子半径为6mm,叶片宽度为6mm的三叶片转子转速最高为3569r/min。转子的启动电压和最高电压分别为8V和24V。

非接触压电马达驱动机理分析

主要研究行波型非接触压电马达的驱动机理,该文引入边界层概念,对振动体产生的边界层进行分析,探讨行波型超声波非接触驱动机理。给出在振子产生的边界层内超声波非接触驱动主要为声流驱动,而在边界层外是由壁面行波产生的斜向声辐射压力驱动。

用同步辐射光刻直接在有机玻璃板上制备高深宽比亚微米光栅

为了将平面金属膜紧密耦合到纳米光栅形成的表面等离子体共振传感器,以提高灵敏度,以及利用亚微米光栅调整共振反射波长,需要制备亚微米结构光栅。介绍了一种基于X光光刻的亚微米结构光栅的制造技术。该结构光栅是利用日本立命馆大学的同步辐射光源进行同步辐射光光刻,在有机玻璃(PMMA)板上直接得到亚微米光栅。用此纳米加工技术获得的光栅线宽为250 nm,周期为500 nm,深宽比为8的PMMA亚微米结构光栅。还优化了曝光近接间隔、曝光剂量和显影时间等同步辐射光刻参数。

薄膜厚度对多层膜巨磁阻抗效应的影响研究

采用磁控溅射方法在玻璃基片上制备了FesiB/cu/FesiB多层膜,在100kHz～40MHz范围内研究了FesiB薄膜厚度对FesiB/Cu/FesiB多层膜巨磁阻抗效应的影响。当磁场施加在薄膜的纵向时,巨磁阻抗效应随磁场的增加而增加,在某一磁场下达到最大值,然后随磁场的增加而下降到负的巨磁阻抗效应。当FesiB薄膜的厚度为1.8μm时,在频率3.2MHz、磁场2.4kA/m时,多层膜巨磁阻抗效应达最大值13.5％;在磁场为9.6kA/m时,巨磁阻抗效应为-9.2％。然而,当FesiB薄膜的厚度为1μm时,多层膜的巨磁阻抗效应在频率40MHz、磁场1.6kA/m时达最大值5.8％。另外,当磁场施加在薄膜的横向时,薄膜表现出负的巨磁阻抗效应。对于膜厚为1.8μm的FeSiB薄膜,在频率5.2MHz、磁场9.6kA/m时,巨磁阻抗效应为-12％。可见巨磁阻抗效应的最大值及负的巨磁阻抗效应与多层膜中磁各向异性轴的取向及FeSiB薄膜的厚度有关。

浮动电极型单向声表面波驱动器的设计与制造(英文)

考虑声表面波驱动器直接驱动工作物体,能量损失小,传动误差小,且尺寸小,噪声低,抗电磁干扰等特点,基于MEMS技术并采用在Li NbO3基底上加工微型电极的方式制作了一种声表面波微驱动器。为了更加有效地控制驱动方向,提出了一种新型叉指结构,即浮动电极型单向换能器,然后利用ANSYS软件,对声表面波换能器进行了优化设计和分析,制作出了孔径尺寸为5mm,电极厚度为0.8μm,指宽为6.7μm,周期为80μm的浮动电极型单向换能器。该声表面波驱动器比以往的驱动器具有更高的谐振频率(接近50MHz)和更有效的方向可控性,从而有助于微光学控制系统的进一步微型化和可控化。

用X光光刻法制备亚波长抗反射结构

为了提高太阳电池的转换效果,降低反射光栅的偏振敏感性,开发了一种新的抗反射结构的微细加工技术。首先用X光光刻在PMMA光刻胶上得到相应的亚微米级的线宽图形,再利用显影技术获得了高深宽比的立体亚波长纳米结构,即抗反射结构。设计了适用于可见光波段的二维亚波长抗反射光栅,用X光光刻制作工艺在硅衬底上进行了实验制备。用此纳米加工技术获得了线宽为150 nm、高度约为450 nm(即深宽比为3.0)的PMMA减反射结构。同时还优化了曝光近接间隔、曝光剂量、显影时间等X光光刻参数。