利用PZT块材制备微型压电悬臂梁采能器的研究

采用压电陶瓷(PZT)片状块材设计并制作了一种可集成于微机电系统的压电悬臂梁能量采集器.介绍了元件的整体制备流程,包括湿法化学蚀刻、反应离子(RIE)干法蚀刻、UV-LIGA等流片技术.该文利用环氧树脂将PZT紧密粘结在基片上的方法步骤和工艺参数作了详细描述,最终获得了2000μm×750μm×500μm(长×底宽×尖...     

硅基压电悬臂梁式微麦克风的设计与优化

设计了一种硅基PZT压电悬臂梁式微麦克风。这种微麦克风采用压电多层膜悬臂梁作为声压感受器件，采用有限元耦合场分析的方法对压电复合膜悬臂梁进行了有限元分析和模拟，研究了压电复合多层膜悬臂梁的结构参数与力学性能的关系，分析了影响微麦克风机电性能的多种因素，给出了优化的器件结构和工艺流程。     

硅基压电悬臂梁式微麦克风的设计与优化

设计了一种硅基PZT压电悬臂梁式微麦克风。这种微麦克风采用压电多层膜悬臂梁作为声压感受器件,采用有限元耦合场分析的方法对压电复合膜悬臂梁进行了有限元分析和模拟,研究了压电复合多层膜悬臂梁的结构参数与力学性能的关系,分析了影响微麦克风机电性能的多种因素,给出了优化的器件结构和工艺流程。     

硅基PZT压电驱动微开关的设计和优化

采用压电多层微悬臂梁理论分析模型，研究了一种新型PZT压电复合多层膜微悬臂梁驱动微开关的机械性能，提出了一种新的硅基PZT压电复合多层薄膜微悬臂梁驱动微开关的制作方法。利用有限元分析软件ANSYS7.O对微悬臂梁结构进行了模态分析，探讨了结构参数与微悬臂梁运动特性的关系及影响压电薄膜微开关性能的因素，进一步模拟了0．3V工作电压下微开关的位移。结果表明，经优化后的压电薄膜微开关可进一步应用到集成化芯片系统中。     

硅基压电悬臂梁式微麦克风的设计与优化

设计了一种硅基PZT压电悬臂梁式微麦克风.这种微麦克风采用压电多层膜悬臂梁作为声压感受器件,采用有限元耦合场分析的方法对压电复合膜悬臂梁进行了有限元分析和模拟,研究了压电复合多层膜悬臂梁的结构参数与力学性能的关系,分析了影响微麦克风机电性能的多种因素,给出了优化的器件结构和工艺流程.     

基于压电效应的MEMS振动式微能源器件

设计了一种硅基压电功能材料的四悬臂梁-中心质量块结构MEMS振动式微能源器件,可将环境振动能量有效转化为电能。采用溶胶-凝胶法制备硅基锆钛酸铅(PbZr0.53Ti0.47O3,PZT)压电功能薄膜,经干/湿法刻蚀和溅射沉积等MEMS工艺实现器件功能结构的制备。研制的器件整体结构尺寸为7 000μm×7 000μm×300μm,单个PZT压电单元面积为0.149 6 mm2。将悬臂梁上4个压电单元串联以实现输出最大化,测试结果表明,器件的谐振频率为300 Hz,适于低频振动环境;输出电压在一定范围内随加速度增加而增大;在加速度为10 g时压电单元单位面积输出电压达1.19 mV/mm2。     

基于准分子激光器的压电陶瓷微结构加工北大核心CSCD

利用波长为248nm的氟化氪(KrF)准分子激光器加工了掺镧锆钛酸铅压电陶瓷(PZT)、硅(Si)和聚二甲基硅氧烷(PDMS),研究了准分子激光对这3种材料的加工效果。为了解决传统切割工艺加工PZT膜片时易发生破裂的问题,研究了准分子激光加工PZT微结构的性能。通过调整准分子激光器的激光脉冲能量、脉冲频率、扫描速度及扫描次数等参数,获得了加工参数及其与PZT沟槽加工深度和宽度的关系。研究了辅助气体对准分子激光加工PZT表面粗糙度的影响。用准分子激光器制备了基于PZT-Si复合材料的微悬臂梁和微膜片,并测试了其压电性能。结果表明,利用准分子激光器加工的2种PZT微压电结构具有良好的压电性能,可作为微压电驱动器的关键器件,验证了用准分子激光器加工PZT微结构的可行性。     

低频压电式MEMS振动能量采集器研究

设计了一种低频压电d31模式的"八悬臂梁-中心质量块"结构微机电系统(MEMS)振动能量采集器,实现环境振动能量向电能的转换。首先利用溶胶-凝胶工艺实现PZT压电薄膜的异质集成制造,单个锆钛酸铅(PZT)压电敏感单元的有效尺寸为935μm×160μm×1.5μm;然后通过MEMS加工工艺完成器件微结构的加工制造,器件结构有效体积为9.936×10~(-4)cm~3;最后借助振动测试系统对该器件的各项输出性能进行测试。测试结果表明,谐振频率为60Hz、加速度激励为1g(g=9.8m/s~2)时,该能量采集器的输出电压峰-峰值为232mV。在其两端加载3.0 MΩ的负载时最大输出功率为6×10~(-4)μW,输出功率密度为0.604μW/cm~3,PZT压电敏感单元有效面积下的输出功率密度为0.025μW/cm~2。     

PZT厚膜拾振器微图形化工艺研究

采用sol-gel方法制备了PZT铁电厚膜，构成了SiO2／Si／SiO2／Ti／Pt／PZT／Ti／Pt形式的拾振器敏感元结构。基于半导体光刻技术，通过干法刻蚀电极和化学湿法刻蚀PZT厚膜等技术，成功地实现了敏感元的微图形化，解决了Pt／Ti下电极刻蚀难、制作的PZT膜形貌不好和上电极容易起壳等问题，为基于PZT厚膜的高性能拾振器的研制打下了良好的基础。     

压电微致动器元件的制作及特性分析

目的是设计和制作一种新型压电微致动器,用于高密度硬盘磁头的精确定位。其中,压电元件由传统的或改进的溶胶-凝胶工艺制备并利用反应离子刻蚀成型,压电层厚度范围为0.6~3μm。采用X-射线衍射和原子力显微镜等对PZT薄膜的物相、表面形貌以及颗粒尺寸等进行分析。结果显示,随着PZT层厚度从0.6~3μm的不断增加,其内部颗粒尺寸也相应增大,粗糙度越低。此外,该微致动器的驱动机理通过多普勒干涉仪进行测量。结果表明,对于封装了3μm厚PZT元件的U型微致动器悬臂装置,在±20 V交变电压作用下,微致动位移达到1.146μm,谐振频率超过22 kHz。     

MEMS磁芯螺线管微电感的制作工艺研究

采用微机电系统(MEMS)技术制作了磁芯螺线管微电感,该技术包括UV-LIGA、干法刻蚀技术、抛光和电镀技术等。研制的微电感大小为1500μm×900μm×100μm,线圈匝数为41匝,宽度为20μm,线圈之间的间隙为20μm,高深宽比为5∶1。测试结果表明:在1～10MHz频率下,其电感量为0.408～0.326μH,Q值为1.6～4.2。     

128×128GaAs量子阱红外焦平面探测器阵列铟柱制备

对量子阱红外探测器研制中通常采用的铟膜制备和铟柱生长技术进行了研究。从铟源的选择及蒸发的方法、距离、真空度的控制等方面做了大量实验,优化出了最佳工艺条件。铟源的纯度99.99%,电子束蒸发厚金属膜,旋转行星夹具,蒸发距离39cm,1.33×10-Pa真空下启动蒸5发程序和关闭高阀,辅以适当的剥离方法,最终在光敏芯片和读出电路上分别制备出符合设计要求的20μm×20μm×7μm(长×宽×高)铟柱。该工艺方法适用于任何厚金属膜的制备。     

Ka波段单平衡混频器的集成设计

结合0.25μm PHEMT工艺线提供的模型,采用Agilent ADS软件设计了Ka波段单平衡混频器,并且在南京电子器件研究所的GaAs工艺线进行了流片生产。经测量,当射频频率为34.1GHz,本振频率为32GHz时,射频和本振端口的驻波比皆小于2,变频损耗小于8dB,噪声系数小于11.5dB,最终给出芯片照片及尺寸:2665μm×1770μm×100μm。     

一种低噪声、高电源抑制的低压降稳压器

实现了一种低噪声、高电源抑制(PSR)的低压降线性稳压器。设计了一个新型的低温度系数高电源抑制的带隙基准源,这个基准源可以为稳压电路提供参考电压。采用带有低通滤波器的预调制电路来降低稳压器的输出噪声和高频电源行波干扰。测试结果表明,该稳压器的线性调整率为0.57mV/V,负载调整率为0.1mV/mA,100kHz下的交流电源抑制为-60dB。在10Hz～1MHz频率范围内,仿真得到的总输出噪声只有4μVrmss。该稳压器采用上华CSMC0.6μm、5V混合信号CMOS工艺设计,有效芯片面积为600μm×560μm。     

微拾振器压电悬臂梁结构的设计与测试

提出了一种压电悬臂梁结构的微拾振器,利用有限元法计算了结构的固有频率和电压输出,以设计适合具体应用环境的器件结构。采用MEMS技术制备了器件原型并进行了试验测试。研究表明,所制备的器件在加速度为9.8 m/s2的低频谐振激励下电压输出达200 mV以上。考虑到压电薄膜的制备和湿法刻蚀硅造成的不均匀性,可以认为,测试结果和模拟结果基本相符,为设计、制备高性能的器件打下了良好的基础。     

一种用于LDO稳压器的共享预稳压电路

提出了一种用于LDO稳压器的共享预稳压电路.该共享预稳压电路中包含一个电源抑制减法电路以提高基准源的电源抑制,应用电流负反馈结构以降低基准源的温度系数和电源抑制随工艺阈值电压变化的敏感度,还可以降低LDO稳压器的输出噪声.仿真结果表明在阈值电压发生士20％变化的情况下,基准源的温度系数变化只有0.11×10-6/℃,电...     

A Comparative Study of a Dielectric‐Defined Process on AlGaAs/InGaAs/GaAs PHEMTs

We report on the fabrication of an AlGaAs/InGaAs/GaAs pseudomorphic high electron mobility transistor (PHEMT) using a dielectric‐defined process. This process was utilized to fabricate 0.12 μm × 100 µm T‐gate PHEMTs. A two‐step etch process was performed to define the gate footprint in the SiN_x. The SiN_x was etched either by dry etching alone or using a combination of wet and dry etching. The gate recessing was done in three steps: a wet etching for removal of the damaged surface layer, a dry etching for the narrow recess, and wet etching. A structure for the top of the T‐gate consisting of a wide head part and a narrow lower layer part has been employed, taking advantage of the large cross‐sectional area of the gate and its mechanically stable structure. From s‐parameter data of up to 50 GHz, an extrapolated cut‐off frequency of as high as 104 GHz was obtained. When comparing sample C (combination of wet and dry etching for the SiN_x) with sample A (dry etching for the SiN_x), we observed an 62.5% increase of the cut‐off frequency. This is believed to be due to considerable decreases of the gate‐source and gate‐drain capacitances. This improvement in RF performance can be understood in terms of the decrease in parasitic capacitances, which is due to the use of the dielectric and the gate recess etching method.     

10.5GHz1:2静态分频器设计与实现

采用0.18μm CMOS工艺设计并实现了1∶2静态分频器。设计中为达到高速率和高灵敏度,对传统的SCFL结构D触发器进行了拓扑及版图优化。测试结果表明,电源电压为1.8V时,该分频器最高工作频率高于10.5GHz,最低工作频率低于2.5MHz(受测试条件限制),输入信号0dBm时的工作频率范围为2.5MHz～9.4GHz,芯片核心功耗9mW,核心面积50μm×53μm。     

低g值微惯性开关防粘连结构的设计与制作

低g值微惯性开关是一种感受惯性加速度、执行开关机械动作的精密惯性装置。为了解决开关芯片在清洗干燥过程中的粘连问题,提高器件的成品率,提出了防粘连的梯形凸台结构。该结构尺寸约为135μm×135μm×20μm,采用玻璃无掩膜湿法腐蚀技术在深约85μm的玻璃封盖底部实现。通过减小质量块与玻璃封盖底部的接触面积,弱化液体表面张力和范德华力的影响,避免了粘连现象的发生,使得低g值微惯性开关芯片在清洗干燥环节的合格率约达95%。采用MEMS体硅加工工艺和圆片级封装技术,完成了带有防粘连凸台结构的低g值微惯性开关的制作。玻璃无掩膜湿法腐蚀技术具有工艺简单、便于操作等优点,它的成功应用较好地满足了器件产业化的要求,为批量研制低g值微惯性开关提供了可靠的工艺基础。     

平面肖特基二极管的制作

为研究制作THz频段下工作的肖特基二极管器件,系统研究了平面肖特基二极管的制作工艺。通过分子束外延(MBE)生长了掺杂浓度分别为5×1018 cm-3的缓冲层和2×1017 cm-3的外延层,并研究温度对厚度的影响,使得膜层厚度控制良好,晶格完整。通过参数控制,减小了等离子体增强化学气相沉积(PECVD)的SiO2钝化层应力,使压指结构的翘曲情况得以改善。研究了不同退火温度下欧姆接触的情况,使接触电阻率减小到0.8×10-7 ?/cm2。用电子束光刻和干法刻蚀制作了亚微米级的阳极区域,结合GaAs湿法刻蚀的速率控制,完成了表面沟道的制作,制作出完整的平面肖特基二极管。通过I-U曲线理论计算,二极管的截止频率达到太赫兹量级,为后续工作奠定了基础。