基于光纤检测技术的扭转敏感微机电系统加速度传感器

为实现微型化、抗电磁干扰、可长时间工作和可远距离传输的加速度传感器,提出了一种基于微机电系统(MEMS)非对称扭镜结构的光纤加速度计设计方案,并利用对角度变化非常敏感的双光纤准直器对扭镜的扭转角度变化进行检测。MEMS光纤加速度计由MEMS非对称扭镜结构、驱动电极和双光纤准直器等组成。分析了器件的加速度敏感原理和光纤检测原理,介绍了器件综合设计考虑,并给出了器件的结构参数。利用MEMS加工技术成功制作了MEMS光纤加速度计样品。对加速度计进行了实验测试,加速度计的输出实验值与理论值吻合。测试结果表明,该加速度计量程为±2g,带宽为600 Hz,分辨率优于10-4 g,且具有良好的线性度和重复性。该MEMS光纤加速度计将MEMS敏感结构与光纤检测相结合,兼备了两者的优点,结构紧凑、制作工艺简单。

横向电磁式振动能量采集器的设计与制作

基于微机电系统(MEMS)设计了一种结构新颖的横向电磁式振动能量采集器,用于把周围环境中振动的机械能转化为电能。该能量采集器主要由两块长方形永磁体、螺旋铜线圈、质量块-弹性梁振动系统及衬底等构成。选用有限元分析软件对器件结构参数进行了仿真分析与优化,并利用电镀技术制作螺旋铜线圈,KOH湿法腐蚀和深反应离子刻蚀(DRIE)技术制作质量块-弹性梁振动系统,然后与永磁体一起组成了体积大约为100mm3的能量采集器样机。对制作好的电磁式振动能量采集器样机的振动特性测试表明:质量块-弹性梁振动系统的一阶固有频率为241Hz;在频率为241Hz、加速度为2.8ms-2的外界振动激励下,负载两端产生的交流电压峰峰值为9.2mV。另外调节质量块和弹性梁的参数,还可以得到不同固有频率的能量采集器。该能量采集器实现了从机械能到电能的转化,对无线传感器件的发展和应用很有意义。

基于XeF_2硅刻蚀工艺的低阻硅衬底低损耗共面波导

在低阻硅（1-10Ω.cm）衬底上采用XeF2硅腐蚀工艺成功制备了长度为2 mm、结构尺寸为w/s=40/60μm间断悬浮和全悬浮两种结构的共面波导。SEM照片显示器件释放后的悬浮结构未出现粘附或破裂现象。通过WYKO三维形貌观察得到两种结构共面波导悬浮信号线最大翘曲量分别为10μm和16μm。微波性能测试结果表明两种悬浮结构共面波导在1-10 GHz频率范围内插入损耗分别低于4.5 dB/2 mm和3.2 dB/2 mm,远小于制作在低阻硅衬底上的普通共面波导插入损耗9.4 dB/2 mm;在1-3 GHz频率范围内插入损耗分别低于0.54 dB/2 mm和0.17 dB/2 mm,小于制作在高阻硅（1 400-1 500Ω.cm）衬底上普通共面波导的插入损耗0.55 dB/2 mm。

基于金硅原电池保护电容加速度计的制作

提出并实现了一种利用SoI结合金硅原电池保护和反熔丝制作电容式加速度计的新工艺方法。该工艺用SoI顶层硅制作梁和上电极,用衬底制作质量块。采用DRIE从正面刻蚀形成释放孔,TMAH腐蚀实现质量块的释放,在TMAH腐蚀过程中利用金硅原电池保护实现梁和表面极板的保护。在TMAH腐蚀完成前,反镕丝保持断开状态,腐蚀完成后,击穿反镕丝形成导通状态。通过测量金和硅的极化曲线得到60℃25%TMAH中实现原电池保护的金硅面积比不小于5∶1。成功制作成电容式加速度计结构,释放前后梁宽度均在9.4～10μm范围内,表明原电池保护有效。击穿后反熔丝并联导通电阻为5～25 kΩ之间。