微机械Golay腔型红外探测器的研究

通过分析微机械Golay腔型红外探测器设计中影响性能的关键因素:温致压变系数、红外吸收层、阻尼噪声,提出了一种采用硅和玻璃阳极键合技术实现的新型Golay腔型红外探测器。计算其灵敏度为2 700 pF/W、噪声等效功率为8.4×10-8W/Hz1/2和响应时间为0.5m s。利用光学测量变形,可以实现探测器无电化设计,使得测量不受强电磁场和湿度的影响。     

Pyrex玻璃的湿法深刻蚀及表面布线工艺

高表面质量的pyrex玻璃对提高MEMS器件尤其是光学器件性能至关重要。本文采用TiW／Au＋AZ4620厚胶作为多层复合刻蚀掩模，重点研究了玻璃湿法深刻蚀工艺中提高表面质量的方法，并分析了钻蚀和表面粗糙度产生的机理。结果表明，采用TiW／Au＋AZ4620厚胶的多层掩膜比TiW／Au掩膜能更有效地避免被保护玻璃表面产生针孔缺陷，减轻钻蚀。在纯HF中添加HCl，可以得到更光洁的刻蚀表面，当HF与HCl体积配比为10：1时，玻璃刻蚀面粗糙度由14．1nm减小为2．3nm。利用该工艺，成功实现了pyrex7740玻璃的150μm深刻蚀，保护区域的光学表面未出现钻蚀针孔等缺陷，同时完成了金属引线和对准标记的制作，为基于玻璃材料的MEMS器件制作提供了一种新的加工方法。     

钒钛高炉死料柱焦炭微观结构特征

为研究高炉死料柱焦炭宏观性能与微观结构之间的关系,采用工业分析、气孔结构分析、BET检测、XRD检测与SEM观测等手段,对采样自西昌某钒钛高炉停炉实验的死料柱焦炭样品与该厂日常生产使用的入料样品进行对比分析。发现死料柱焦炭相对于对照的入料焦炭在微晶结构、气孔结构、矿物分布等方面具有显著的差异,主要表现为死料柱焦炭中灰分含量增加,超大气孔(孔径大于1 000μm2)数量增多,微孔(孔径0~50nm)与介孔(孔径50~300nm)数量增多,微晶尺寸增大了约4倍。除此之外,死料柱焦炭外部气孔还吸附着大量渣铁矿物,矿物以镁黄长石、钙钛矿、铁碳化合物为主。说明焦炭在下降至死料柱区域且长时间停留后,其气孔率增加,石墨化程度也有所增加。     

低热机械噪声的梳齿式加速度计

文中介绍了一种基于低噪声梳齿变面积型加速度计.采用体硅加工工艺,利用SOI材料30 μm顶层硅制造垂直梳齿,梳齿数目达200对,提高了初始电容,能够充分利用尺寸空间,获得具有低噪特性的加速度计.该种形式的加速度计不需要真空封装,也不需要制作阻尼孔就能满足低噪声要求.器件采用三层材料,利用硅-玻璃键合和BCB键合实现,能够有效提高成品率,并给出了成功流片后得到的SEM照片.最后,对器件进行了频谱响应曲线的测试,测试得到器件在非真空封装及无阻尼孔情况下Q值高达156.95.测试结果表明该器件的设计简化了制造工艺,降低了成本,同时得到提高了Q值,能够降低热机械噪声.     

电子束蒸发玻璃薄膜中间层的阳极键合研究

介绍了一种用电子束蒸发Schott 8329玻璃薄膜作为中间层,实现硅-硅以及硅-SOI阳极键合的方法.调整蒸发时的工艺并且450℃退火,沉积了粗糙度9.62 nm、初始应力139 MPa、喷点较少的薄膜,从而获得了＞95%的键合面积.键合电压20 V,温度300℃～500℃下硅-硅的键合强度可达1.47 J/m2,同时分析了键合电流特性.400℃,40V下键合了Si和SIMOX SOI硅片,用TMAH溶液进行基底减薄,获得了厚介质层薄顶层硅结构,这为一些MEMS器件的制作奠定了基础.     

基于电容检测MEMS磁传感器的设计与制作

为实现微型化、低功耗、低成本和高灵敏度的磁传感器,提出了一种基于微型磁扭摆结构的磁传感器,并利用对角度变化非常敏感的差分电容检测技术对磁扭摆的扭转角度进行检测．设计的磁传感器包括微扭摆结构、磁性敏感薄膜和差分检测电容等部分．分析了器件的磁敏感原理和电容检测原理,给出了器件的结构参数和综合设计考虑．利用体硅加工工艺成功制作出了磁传感器样品,并进行了实验测试．测试结果表明磁传感器有良好的线性度和重复性,其磁场检测的电容灵敏度可达到0．2fF／Gauss．根据对磁传感器的热噪声分析,可得到磁传感器最小可分辨的磁场为6．72μT．该磁传感器结构简凑、工艺简单,无需电流激励,大大降低了磁传感器功耗．     

基于MEMS静电微镜驱动器的光纤相位调制器

设计并制作出了一种基于MEMS静电微镜驱动器的光纤相位调制器。MEMS静电驱动器采用垂直梳齿驱动技术,驱动硅微反射镜沿其法线方向的垂直平移运动以实现入射光波的光相位调制。MEMS静电微镜驱动器与光纤准直器耦合构成MEMS光纤相位调制器,避免了拉伸光纤或改变折射率的困难,具有MEMS技术批量制造、低成本等优势。采用MEMS工艺成功制作出MEMS光纤相位调制器,并实现Michelson光纤干涉仪。利用ASE宽带光源对光纤相位调制器的静态调制特性进行测试,采用Michelson光纤干涉仪对光纤相位调制器的动态调制特性进行测试,结果表明,MEMS光纤相位调制器50V偏压实现了1 550nm光波的2π相位调制,当器件谐振频率为7.15kHz以及交、直流电压幅值分别为12.5V时,响应幅值可达6.8μm,可以实现多个2π的相位的正弦调制。     

一种基于SOI材料的直波导可调谐光衰减器

设计并制造了一种基于SOI材料的直波导可调谐光衰减器,其调制区采用了独特的双脊型PIN结构,增强了注入电流场与光场的重叠,提高电注入效率。该VOA可实现20dB的光功率衰减量,所需要的最大功率为650mW,器件的片内插入损耗约为3．6dB。     

双环推挽型高线性M-Z光强调制器特性研究

对损耗影响下的双环推挽（TRAPP）型马赫一曾德（M-Z）光调制器的线性特性进行了研究。分析表明,存在损耗时,设计特定的光微环与M-Z干涉臂间的耦合大小,并控制偏置点,总可以获得2次与3次高阶项为零的调制曲线;当微环1周损耗小于5dB时,线性范围总是可以达到90％以上;当损耗过大时,导致基于微环的全通滤波器的相位响应受限,虽然调制曲线在自身范围内依然保持高的线性度,但调制曲线固有的调制深度将限制整体线性范围。     

基于二维分布阵列波导光栅的光波分复用器/解复用器

基于二维分布衍射光栅与平面波导概念,提出了基于二维分布阵列波导光栅的光波分复用器／解复用器。光波分复用器／解复用器利用二维衍射光栅的波长变化下光波的衍射路径由两个方向的色散值矢量合成决定这一特性,同时适当地控制其自由谱范围特性的设计,使其具有二维光波分分布特性,从而可以在输入和／或输出端设计二维输入／输出通道,大大增加波分复用与解复用的通道数的设计能力。对器件的特性与应用进行了讨论。