分立活塞式MEMS微变形镜的系统级设计

利用实验室自主研发的集成设计平台,搭建了分立活塞式MEMS微变形镜的系统级行为模型,并对其有效性和准确性进行了验证;在此基础上完成了微变形镜的结构设计,并由仿真得到了结构的性能参数.研究结果表明,采用系统级方法进行MEMS器件的设计能够在确保求解精度的前提下,显著提高设计效率,缩短设计周期,减小设计成本;所设计的MEMS微变形镜的各项性能指标完全能满足一般自适应光学系统的应用要求.     

纯有机染料共敏化纳米晶太阳能电池的性能研究

采用曙红与香豆素混合的方法，配制成敏化剂修饰纳米晶薄膜．实验结果证明，这种共敏化的方法可以在可见光范围内有效提高电池的吸光度，使得电池的性能比单独使用曙红敏化有了大幅度提高．在模拟太阳光下，曙红与香豆素共敏化的电池的开路电压达到了532mV，短路电流达到了0．1125mA／cm^2。     

基于FR-4的电磁驱动微扫描镜研究

设计一种基于FR-4材料的电磁驱动微扫描镜,进行了有限元仿真,并利用标准PCB技术制作了器件。测试结果表明,器件具有约0.015(°)/m A的静态转角,在50~500 Hz驱动频率下光学转角始终大于±2°,在360 Hz处达到最大±34.18°,同时反馈电压与扫描角度具有良好的线性关系。器件通过了高低温及寿命试验,其可靠性得到了验证。     

基于电液动力效应的离子拖曳微泵

介绍了一种新型电子冷却系统—离子拖曳电液动力微泵,运用MEMS技术在硅片上加工了离子拖曳微泵并进行了测试,微泵由一组平面电极组成,电极的宽度为40 μm,发射极和集电极之间的间距为50 μm,共有90对电极对,每组电极对之间的距离为100 μm。微泵静压力实验以HFE7100和无水乙醇作工作流体,通过施加直流电压来驱动工作流体,当输入电压为200 V时,微泵可以得到250 Pa的静压力。实验结果表明:微泵的静压力与施加的输入电压成二次方关系,同微流道的高度成反比。实验发现工作介质的物性参数也是决定泵性能的一个重要因素,选择合适的流体可以提高整个微泵冷却系统的性能。研究还表明,微泵的性能与工作寿命和实验环境的洁净度以及工作流体提纯密切相关。     

牺牲层刻蚀实验的在线观察与研究

设计了多种测试结构，采用在线实时观测的手段，深入研究了氢氟酸（HF）刻蚀二氧化硅牺牲层中，多种因素对刻蚀过程产生的影响，并对实验结果进行了详细分析．实验中可以明显观察到刻蚀过程中的反应限制阶段与扩散限制阶段，说明经过长时间的刻蚀，HF酸的扩散效应将成为影响刻蚀速率的主导因素．对于实验过程中观察到的“凹”状的刻蚀前端和“晕纹”现象，分析认为结构中的应力梯度以及材料间不同的亲水性质是产生这些现象的主要原因．实验方法与结论对MEMS牺牲层释放工艺的研究具有一定的参考意义．     

MEMS可编程光栅动态驱动电路的研制

MEMS可编程光栅的工作性能很大程度依赖于驱动电路的性能。本文根据MEMS可编程光栅的工作特点及结构参数,提取出光栅的等效电容值,并采用集成高压运放研制出一种新型的MEMS可编程光栅的动态驱动电路。为了避免自激振荡的发生,电路中采用了频率补偿和并联反馈电容的方法,有效提高了电路的稳定性。实际电路经过测试,其动态性能与PSPICE10仿真的结果非常吻合。该动态驱动电路具有高的电压输出范围(0~180V),较高的频率响应(10kHz),大范围容性负载能力(1~1000pF),完全能够满足MEMS可编程光栅动态复杂控制的需要。     

几种分立式微变形镜的性能模拟与比较

采用形状函数法描述变形镜校正时的曲面,从适配误差、Streh l比两方面比较了四种不同单元排列方式的微变形镜。结果表明方形与砖形排列的微变形镜设计简单,但波前校正性能较差;圆形及蜂窝形微变形镜具有较高的波前校正性能,但设计加工复杂。     

微机械薄膜残余应力研究

阐述了薄膜残余应力对MEMS器件结构的影响及其产生根源、测量技术与控制技术，对多层薄膜结构中热应力的产生进行了有限元建模和理论分析。通过对一种残余应力测量结构(微旋转结构)的仿真分析表明，旋转梁端的偏移量与残余应变成线性对应关系。最后，简单介绍了沉积工艺条件、应变相消法以及快速热退火在薄膜残余应力控制中的应用。     

一种新型CCD图像采集系统设计

结合电荷耦合器件和外围设备,介绍了一种CCD图像数据采集系统设计.采用74HC04逻辑非芯片将模数转换芯片和数据缓存芯片之间的CLK信号适当延迟,解决了图像数据模数转换后输出到FIFO缓存的时序控制问题.通过电路设计解决了微控制器难以直接应用于高速数据采集的难题,实现连续图像数据采集和处理,具有较好的通用性.     

硅微机械谐振压力传感器技术发展

硅微机械谐振压力传感器是目前精度最高、长期稳定性最好的压力传感器之一,是航空航天、工业过程控制和其他精密测量领域压力测试的最佳选择。系统阐述30年来国内外硅微机械谐振压力传感器技术的研究成果,简单介绍硅微机械谐振压力传感器的分类及工作原理,针对压力敏感膜片与谐振器复合结构和振动膜结构两种主要的芯体结构形式,详细论述硅微机械谐振压力传感器的研究历史、主要研究机构、国内外发展现状以及最新的研究成果,重点根据不同激励与检测方式对各种硅微机械谐振压力传感器的芯体结构进行深入分析比较。在此基础上,总结归纳不同芯体结构及其激励与检测方式的特点,并对硅微机械谐振压力传感器的未来发展趋势进行展望。