基于共振隧穿压阻薄膜的GaAs基微加速度计研究

主要研究一种应用共振隧穿压阻薄膜的GaAs基4梁式微加速度计,设计出共振隧穿薄膜以及GaAs基微加速度计的结构.利用有限元软件Ansys对加速度计进行了模态仿真.讨论了加速度计的加工工艺,并完成了基于加速度计共振隧穿压阻薄膜的压阻特性研究.首次采用控制孔技术制造了GaAs基微加速度计.     

共振隧穿微陀螺仪哥氏效应仿真及理论验证

介绍了微机械陀螺和共振隧穿效应器件的工作原理,提出了基于共振隧穿效应的微机械陀螺仪结构.利用ANSYS软件仿真分析了输入角速度、角加速度及驱动速度对哥氏效应的影响.对微陀螺仪的检测结构进行了理论建模,详细分析了输入角速度、哥氏力、检测梁正应力三者间的关系,并推导出检测梁正应力的理论计算关系式.经数据分析验证了计算结果与仿真结果是一致的,说明基于ANSYS软件的仿真分析方法是可行的,能够用于共振隧穿微陀螺仪的结构设计中.     

具有负阻微分特性的NDR-MOS电路模型及应用

该文介绍了基于MOS管构成具有负阻微分特性的网络,仿真了网络中各种参数改变对特性曲线的影响,负阻微分MOS网络可以模拟共振隧穿二极管的I—V特性。根据实际的InGaAs／A-1As／InP异质结共振隧穿二极管测试结果,通过设置合理的参数和偏置,给出了适用于蔡氏电路的非线性特性曲线,对今后设计基于共振隧穿二极管的混沌系统以及硬件电路的构建提供了理论基础。将共振隧穿二极管应用于混沌系统的设计中,相比于传统的基于运放构成的非线性网络,具有结构简单、功耗低、工作频率高等特点。     

介观压阻效应微陀螺仪的制造问题及改进方法

将利用多势垒纳米膜介观压阻效应的高灵敏度器件应用在陀螺中,提出了介观压阻效应微陀螺仪结构,并论述了其工作原理.研究并开发了多势垒纳米膜及介观压阻效应微陀螺仪的制造工艺,通过对制造后的结构进行测试,发现了制造过程中的缺陷,包括敏感结构多势垒纳米膜制造缺陷、陀螺检测梁和驱动梁制造缺陷、检测信号电磁干扰缺陷和封装缺陷等.分析论述了形成缺陷的原因,提出了克服这些问题的工艺方法,从而改进了隧穿微机械陀螺仪的制造工艺,有利于提高微陀螺的制造成品率.     

GaAs/AlGaAs薄膜压阻特性研究

为了探索新的微机电转换方法,提出一种GaAs/AlGaAs压阻薄膜结构.该结构采用分子束外延生长技术(MBE),在半绝缘GaAs衬底(001)方向上生长GaAs/Al0.4Ga0.6As半导体薄膜制备而成.利用表面微机械工艺和体微机械工艺,加工制作了基于GaAs/Al0.4Ga0.6As压敏电阻条的加速度计结构,室温条件下利用拉曼光谱仪测试系统测试了悬臂梁上压阻薄膜的应变因子.研究了该薄膜结构的压阻效应,得到Al0.4Ga0.6As的应变因子可达70,相当于AlN-GaN超晶格结构压阻的值,有望应用于新的微机械力电耦合器件中.     

纳米光栅微陀螺噪声分辨率分析

针对现有的微机械陀螺噪声分辨率难以降低的问题,设计了一种基于纳米光栅检测的微陀螺,阐述了纳米光栅微陀螺的工作原理,分析了微陀螺的动力学方程,设计了微陀螺结构,该微陀螺结构灵敏度达到21.27nm/°/s.设计了应用于微陀螺的纳米光栅结构,其衍射灵敏度为0.001 75mW/nm.在SIMULINK中对纳米光栅微陀螺的灵敏度进行了仿真,纳米光栅微陀螺灵敏度为37mV/°/s.计算结果表明,纳米光栅微陀螺的噪声分辨率达到了2.903×10~(-4)°/h/Hz~(1/2).     

Z轴微机械陀螺仪的空气阻尼分析

为了提高Z轴微机械陀螺的动态特性,采用ANSYS模态分析和流体薄膜技术完成滑膜阻尼和压膜阻尼的计算,分析了空气阻尼对陀螺的品质因数、灵敏度等性能的影响,研究结果表明,具有对称解耦能力的微机械陀螺仪主要产生滑膜阻尼,阻尼系数较小,约为1.3E-5kg/s,微机械陀螺品质因数为900.结合工艺误差和结构设计特性,提出减小微机械陀螺空气阻尼的优化方案.     

谐振式巨磁阻微机械陀螺噪声分析

巨磁阻效应微陀螺具有高灵敏、低噪声等优点.本文详细阐述了巨磁阻效应微陀螺的工作原理,设计了微陀螺结构,其驱动方向频率为5 553.7Hz,检测方向频率为5 556.7Hz,频率差仅为3Hz,实现了模态的良好匹配.设计了应用于该微陀螺中的检测磁场,测试了一款巨磁阻器件的灵敏度,基于上述结果完成了巨磁阻微陀螺的系统级仿真,并分析了巨磁阻微陀螺的噪声组成以及噪声的计算.仿真结果表明,将巨磁阻效应应用于陀螺的角速率信号检测中,可以实现灵敏度为46 mV·((°)/s)-1,噪声为7.826×10-3((°)/h)·(Hz)-1的信号检测.     

挠曲电效应对超薄铁电薄膜物理性能的调控

具有量子隧穿及阻变存储效应的超薄铁电薄膜引起了广泛的关注.在超薄铁电薄膜中,应变及应变梯度效应十分明显,因此由应变梯度所产生的挠曲电效应不可忽视.挠曲电效应是指应变梯度或非均匀应变场能局部地破坏反演对称,从而导致晶体产生电极化的效应.基于朗道热力学理论,建立了考虑挠曲电效应的超薄铁电薄膜相变的理论模型.通过该模型研究了挠曲电效应对纳米尺度超薄BaTiO3薄膜相变温度、铁电性能以及热释电系数的影响.研究结果表明:挠曲电效应提高铁电薄膜的电极化值和临界厚度,降低薄膜的相变温度.利用挠曲电效应可有效调控超薄铁电薄膜的相变温度及热释电系数.     

侧面扩散电阻的微机械加速度传感器的设计

给出了一种新型的侧面扩散电阻的硅微机械加速度传感器的设计和制造方法.硅微机械加速度传感器采用压阻式双悬臂梁整体式结构.两个结构相同分布方向相反的悬臂梁采用DRIE工艺加工,在每个梁的侧面通过硼扩散形成两个压敏电阻,四个压敏电阻构成惠斯痛全桥连接,在悬臂梁的根部采用DRIE工艺形成电隔离窄沟槽,并淀积二氧化硅薄膜来填充隔离沟槽,形成电阻与其它区域间的电绝缘.计算结果表明,这种结构的加速度传感器的灵敏度比常规设计的加速度传感器灵敏度要高77%.工艺可行性试验表明,电隔离窄沟槽的制作工艺稳定可靠.因此,这是一种先进的压阻式硅微机械加速度传感器设计和制造方法.