碳纳米管场发射电流饱和特性的研究进展

从1995年碳纳米管电子场发射实验研究的首次报道到现在[1],因为结构独特,电学特性突出,尺寸微小以及长径比大,碳纳米管被认为是最具应用潜力和研究价值的场发射电子源之一[2]。同时,在较高场强下碳纳米管场发射电流表现出自饱和特性,这对于场发射显示技术是可遇不可求的优异特性,能够进一步降低功耗。本文主要从碳纳米管场发射的电流饱和特性入手,介绍了场解吸、接触电阻、空间电荷效应、临近碳纳米管间的互相作用和非金属局域态等五种可能导致场发射电流饱和的物理机理,对于分析和改进碳纳米管场发射器件性能具有重要意义。

微机械陀螺冲击特性及可靠性研究

为了深入掌握微机械陀螺的冲击响应特性,本文进行了详细的理论推导和MATLAB仿真分析,并进行了测试验证。冲击试验结果表明,理论分析和试验结果基本一致,考虑最坏情况可知,当脉宽对应的冲击频率与陀螺固有频率越接近,并且陀螺品质因子和冲击加速度幅值越大时,则冲击带来的影响就越大,梁越容易发生断裂失效。因此要使MEMS陀螺具有较强的抗冲击能力,必须综合优化设计陀螺的真空度和固有频率。

基于单幅扫描电镜图像的三维重建技术（英文）

本文提出了一种对黑硅表面进行三维重建的方法.通过对扫描电子显微镜的成像原理进行建模,该方法可以只使用单幅从黑硅表面正上方垂直向下拍摄的扫描电子显微镜图像获得黑硅表面的三维信息.该方法简单易行.本文对这一方法进行了重建测试.测试结果表明该方法能够获得比较理想的重建效果.

电容式射频微机械谐振器芯片级测试技术

针对用电容式射频微机械谐振器芯片级测试时信号微小、寄生效应严重、从而使得激励和检测困难的问题,本文对基于固支梁的微机械谐振器的电学测试理论和技术进行了研究.利用机电类比的方法得到了包含寄生参数的谐振器的等效电路并利用安捷伦的ADS电路仿真软件进行模拟.根据电路仿真结果分析了谐振器寄生参数对测试结果的影响,并在此基础上搭建了经过良好电磁屏蔽设计的谐振器单端口电学测试平台.使用合适的偏置,对谐振器进行了芯片级测试,得到了一个8.6 MHz谐振器的幅度——频率响应特性曲线,其结果与设计值相符.

微波等离子体化学气相沉积方法制备纳米金刚石薄膜

为了制备出大面积均匀连续的纳米金刚石薄膜,并探索温度、气氛等条件对最终生长出的纳米金刚石薄膜样品的影响,使用微波等离子体化学气相沉积(MPCVD)方法,改变CH_(4)、H_(2)、Ar气体比例以及衬底温度,在不同生长条件下制备了5组金刚石薄膜样品。5组样品分别使用ESEM和拉曼光谱进行成膜质量、形貌、结构以及组分的表征,分析了不同薄膜的成因和工艺参数的影响,并提出了进一步优化的方向。

真空封装MEMS陀螺高温老化失效机理研究

为了快速掌握真空封装MEMS陀螺老化失效机理,陀螺进行125℃高温加速实验,并对不同时间节点下的陀螺关键性能进行参数提取。分析结果表明,由于高温老化导致MEMS陀螺内部材料放气、疲劳和应力释放,从而改变品质因子和初始检测电容,最终导致陀螺的零偏、角随机游走系数、零偏稳定性、标度因子等关键性能的严重退化。在工程实际中有一定的参考价值。

用于MEMS的单晶硅上无电镀铜、镀镍工艺

开发了单晶硅上的选择性无电镀铜、镀镍工艺,形成了较为优化的施镀流程,实现了保形性、均镀性较好的铜、镍及其复合镀层.其中针对单晶硅表面的特点,采取了浓酸处理和氧等离子轰击两种表面预处理方法,优化了氯化钯对表面的激活时间,使得镀层质量得到提高.提出了以镍作为中间层以减小镀层应力的方法,施镀后获得的铜镀层的电阻率为2. 1μΩ·cm,铜/镍复合镀层的方块电阻为0. 19Ω/□.在单晶硅MEMS电感结构上实现了较好的无电镀铜,使得该元件的品质因数超过25.

基于LabVIEW的微机械陀螺自动测试系统开发

为了快速评估微机械陀螺的性能参数,结合NI PXI 4461数据采集卡,用LabVIEW软件实现了陀螺信号处理算法和若干关键指标测试功能,包括陀螺扫频测试、闭环驱动控制测试、标度因数和零偏等相关性能测试。实验结果表明,该自动测试系统借助LabVIEW强大的信号处理功能以及灵活的在线调试大大地提高了陀螺芯片测试与筛选的效率,可以快速可靠地挑选出性能优良的陀螺芯片,对陀螺的生产加工具有重要的促进作用。

Pyrex7740玻璃通孔湿法腐蚀技术研究

本文研究报道了Pyrex7740玻璃湿法腐蚀通孔技术。将四寸硅玻璃键合圆片的玻璃衬底减薄,并在玻璃上分别制备PECVD SiC、W/Au和PECVD多晶硅三种不同掩膜及其开口,最终利用40%HF腐蚀实现玻璃通孔。整个工艺过程与IC工艺兼容,并可进行圆片级批量加工。观察并研究纵向和横向腐蚀过程和通孔形貌,对比三种不同腐蚀掩膜掩蔽效果。本文研究结果为圆片级密封封装及其它MEMS器件奠定了基础。

碳纳米管压力传感器研究进展

碳纳米管因其独特而优异的电学、力学、热学、化学及电子特性等在很多领域上展现应用的潜力,而近年来碳纳米管在压力传感器方面的应用成为研究热点之一。本文综述了碳纳米管压力传感器的基本原理以及研究进展,并对不同类型的碳纳米管压力传感器进行了比较。

表面镀铜悬浮厚单晶硅螺线MEMS电感(英文)

报道了一种由悬浮在玻璃衬底上的表面镀铜平面单晶硅螺线构成的新型MEMS电感,可消除衬底损耗及减小电阻损耗.采用一种硅玻璃键合深刻蚀成型释放工艺并结合无电镀技术制作该电感,形成厚约40μm的硅螺线,在硅螺线表面镀有高保形厚铜镀层,在铜镀层表面镀有起钝化保护作用的薄镍镀层.该电感的自谐振频率超过15GHz,在11.3GHz下,品质因子达到约40,电感值超过5nH.基于该电感的简化等效电路模型,采用一种特征函数法进行了参数提取,模拟结果与测量结果符合得很好.

复合静电驱动结构致动的内旋转微镜(英文)

报道了以体硅表面硅混合微加工工艺制作在SOI衬底上的一种新型复合静电驱动结构致动内旋转微镜,其中复合静电驱动结构由一个平板驱动器和一个垂直梳齿驱动器构成.实验表明,该新型驱动结构不仅能使微镜实现大范围连续旋转,而且能使微镜实现吸合效应致自发性90°旋转.微镜的连续旋转范围扩大到约46°,同时引发吸合效应的拐点电压也增大.对于具有1和0.5μm厚扭转弹性梁的微镜,实测拐点电压分别为390～410V和140～160V.当该微镜用作光开关时,测得光插入损耗为-1.98dB.

适用于RF MEMS能量耦合传输的高Q值电感

利用MEMS微电镀工艺技术制作了一种新型的适用于RF MEMS能量耦合传输的高Q值电感,采用ANSOFT公司的HFSS优化平面螺旋电感的结构。在具有高电阻率的玻璃衬底上溅射0.5μm的铜层作为下电极;PECVD淀积厚度为1μmSiO2作为中间介质层;在介质层上结合厚胶光刻技术电镀厚为22μm的铜作为电感线圈。这套电感制作工艺流程简单、易于与IC制备工艺集成。本文制备的微机械电感在微型植入系统中具有广阔的应用前景。测量结果表明:当工作频率在1GHz左右时,微电感的电感值达到55nH,Q值最大可达到25。

MEMS硅玻璃阳极键合工艺评价方法

为了得到微机电系统(MEMS)加速度计硅—玻璃阳极键合的键合强度,进行了剪切破坏测试,并结合材料力学相关理论,得到键合强度表征方法。通过对实验数据的分析,制定键合强度的失效判据,提出了一种评价硅玻璃键合工艺质量的有效方法,在工程实际中具有一定的参考价值。

CMOS-MEMS体硅集成陀螺的系统仿真

体硅MEMS和CMOS电路的单片集成技术是提高传感器性能的有效途径,但是集成技术会对陀螺的设计和CMOS电路的设计提出更高的要求。通过建立CMOS-MEMS体硅陀螺的等效电学模型,实现了对CMOS-MEMS体硅陀螺的系统级仿真。通过系统仿真,陀螺的结构部分、电路部分、集成产生的寄生效应以及工艺误差得到了有效的分析,从而能够了解它们相互之间的影响,更好的指导CMOS-MEMS体硅集成器件的设计。

ΣΔ微加速度计中基于脉宽调制的力反馈回路

针对微加速度计接口电路的Sigma-Delta(ΣΔ)数字反馈系统,提出了一种基于脉宽调制(PWM)的力反馈回路:利用模拟低通滤波器将PWM波解调成模拟输出信号,具有滤波和数模转换功能。首先建立微加速度计ΣΔ闭环反馈系统的Simulink模型并进行了系统级仿真。之后采用Filter Solutions滤波器设计软件确定三阶低通巴特沃斯滤波器,并采用Pspice仿真软件进行电路级仿真。最后将制作的PCB版电路进行测试:PWM波通过力反馈回路能还原成高保真度的模拟信号,输出信号和输入信号的频率相对误差小于0.36%,等效DAC分辨率为8 bit。试验表明,此方案结构简单、成本低,能以较低电路复杂度实现高精度的模拟信号输出。

驻极体式微型发电机的研究进展

随着电子系统的尺寸不断减小,研制体积小、重量轻、能量密度高并且能够持续供能的微型发电机将对电子系统具有重要意义.振动能在日常环境中广泛存在,振动能微型发电机是将振动能转化成能给电子系统供能的装置.驻极体式微型发电机是振动能采集微型发电机的一种,是目前微能源研究的热点之一.本文主要从驻极体材料及注极方法、振动能拾取方式和转换效率的提高3个方面介绍了驻极体式微型发电机的最新进展.

甘油加入BHF溶液作为牺牲层腐蚀方法的研究(英文)

提出了一种改进后的缓冲氢氟酸溶液,成分配比为4份40%氟化铵溶液、1份40%氢氟酸和2份甘油.通过在牺牲层腐蚀过程中对腐蚀液加热和搅拌提高了其对氧化硅和铝的选择比,测定了氧化硅和铝的腐蚀速率随腐蚀液温度变化的关系,确定了这种腐蚀液的最优工作条件,研究了加入甘油对腐蚀液腐蚀效果的影响,并在实际器件加工过程中测试了这种方法.