灵敏度可调的光学读出非制冷热像元设计

设计了一种可见光反射型光学读出非制冷热像元结构。理论分析表明热像元的热-机械灵敏度达到0.043deg·K-1,在热像元面积比已有报道减小75%的情况下,热-机械灵敏度反而提高至少79%。通过改变弯折梁底层金膜的面积来调节热像元的灵敏度,使其可在2.36×10-6rad·m2·W-1和9.21×10-6rad·m2·W-1之间变化。ANSYS仿真结果和理论结果吻合较好,验证了设计的正确性。     

低电压驱动的MEMS F-P可调光学滤波器研究

基于微机电系统（MEMS）技术,研制了一种新颖的光学腔与静电驱动器分离的Fabry-Pérot（F-P）可调谐滤波器。从光学设计、MEMS结构设计、制造工艺与器件测试等开展了F-P可调谐滤波器的研究,成功制备了工作在以1550 nm波长为中心、调谐范围为40 nm和驱动电压低于30 V的MEMS F-P可调滤波器。测试...     

多台阶平板静电驱动的高占空比微镜阵列的研制

为了在限定驱动电压下获得大镜面尺寸、大扭转角度的微镜阵列,提出了一种多台阶平板静电驱动结构的微镜阵列.理论分析了多台阶平板结构与平行平板结构在静电驱动时的区别.研究了多台阶平板结构的制作工艺并采用体硅加工工艺制作了多台阶平板静电驱动的微镜阵列,获得了微镜面尺寸达到600 μm×200 μm,包含52个微镜面排布,占空比...     

一种微型化制造的双腔结构芯片原子钟87Rb蒸汽腔

碱金属蒸汽腔是芯片原子钟（CSACs）中重要的核心部件之一,其微型化制造具有重要的实用价值,同时也非常具有挑战性。采用MEMS 技术批量化制作了具有双腔结构的芯片原子钟87Rb 蒸汽腔阵列。在阳极键合过程中,通过原位化学反应产生纯净的87Rb 元素蒸汽,缓冲气体（N2）采用反充的方法充入到87Rb 蒸汽腔内以保证缓冲气体的压强可以精确的控制。所设计的双腔结构可以防止原位化学反应中产生的杂质阻挡光路,从而能够提高探测到的光信号的强度。通过原子钟桌面系统测试,得到了87Rb 元素D1 线的光学吸收谱和用于芯片原子钟锁频的误差信号,在90℃时,87Rb 元素D1 线纠偏信号的线宽（波峰与波谷间距）可达到0.53 kHz。测试结果表明,双腔结构的87Rb 蒸汽腔满足芯片原子钟或其他芯片级原子器件的设计要求。     

芯片级原子钟的气密性能分析

基于相干布居囚禁(CPT)原理芯片级原子钟(CSAC)原子腔体积小、采用微电子机械系统硅-玻璃键合工艺制造,其气密性是决定CSAC寿命的关键因素。本文提出了"多层缓冲原子腔"方案大幅度提高原子腔的气密性能,从而提高CPT CSAC的稳定性和寿命。建立了一个"毛细管等效气流模型"模拟多层缓冲原子腔的泄漏以分析原子腔的气密性能,应用Matlab仿真对比了单层密封、多层密封、添加保护腔等不同方式下气密性能的改善幅度。仿真结果验证了"多层缓冲原子腔"在提高CPT CSAC物理系统气密性能方面的可行性和有效性,为原子腔的设计提供指导。     

一种具有"8悬臂梁-质量块"结构的新型硅微加速度计

提出了一种具有"8悬臂梁-质量块"结构的新型三明治式硅微机械电容式加速度计,用微机械加工工艺在(111)硅片上制作出了具有信号输出的器件.该加速度计的惯性质量块由同一(111)硅片上下表面对称分布的8根悬臂梁支撑.这些悬臂梁是利用(111)硅在KOH溶液中的各向异性腐蚀特性结合深反应离子刻蚀(DRIE)实现的,其尺度精确可控,保证了结构的对称性.该加速度计的谐振频率为2.08kHz,品质因子Q为21.4,灵敏度为93.7mV/g.     

用于MEMS红外传感器的集成低噪声CMOS接口电路设计

实现了一种应用于采集MEMS红外传感器微弱信号的低噪声CMOS接口电路.该电路应用了斩波技术(CHS),对斩波技术中抑制低频噪声的效率分析表明其可以有效降低低频噪声.利用苏州和舰科技(HJTC)的商用0.18 μm CMOS工艺流程制作的试样芯片.测试结果证实了此电路的工作原理.整个斩波放大系统的增益为84.9 dB,带宽160 Hz,等效输入噪声87 nV/rtHz.     

基于Hg~(2+)诱导DNA双链形成的汞离子检测试纸条研制

Hg2+能特异性地与2个胸腺嘧啶碱基(T)共价结合,介导T-T错配形成稳定的T-Hg2+-T结构。基于DNA修饰的纳米金探针研制了一种可检测水溶液中Hg2+浓度的层析试纸条。试纸条包含1条控制线和2条测试线,检测结果在5 min内可见,裸眼可见检测灵敏度为100 nmol/L。金标条阅读仪分析结果在10 nmol/L~10μmol/L范围内具有良好的线性关系,且对常见二价重金属离子Cu2+,Ni2+,Mg2+,Zn2+,Pb2+具有很好的选择性。该试纸条灵敏特异、快捷简单、操作方便、成本低廉,在环境监测和食品安全的现场快速检测中具有很好的应用前景。     

应力型微悬臂梁生化传感器响应机理研究进展

针对静态微悬臂梁表面特异性结合产生表面应力信号的响应机制问题,介绍了微悬臂梁生化传感器的工作原理,阐述了应力响应机制的简化模型,从纵向界面上和横向分子间2个方面对特异性吸附引起的悬臂梁表面应力的变化进行了剖析,讨论了界面能变化、位阻作用、静电力、氢键作用等与表面应力大小及方向之间的关系,总结了应力型微悬臂梁生化传感器的响应机理的研究。     

四电极电化学MEMS加速度传感器仿真

基于溶液相对于电极的运动会使电极附近因电势差作用而产生的离子浓度梯度发生改变,从而使电极电流发生变化等电化学原理,建立一种置于碘(I2)和碘化钾(KI)混合水溶液环境中的阳极—阴极—阴极—阳极(ACCA)四电极阵列传感单元模型。通过理论分析,该传感单元可以局部电解液为惯性质量,利用电解液中带电离子相对于电极的运动来产生并输出附加电流;进一步的建模仿真证明:在一定的加速度范围内(0a x0.149 m/s2),附加电流的大小同加速度呈正比关系,故可以将此电流放大输出,从而实现对加速度大小的表征。可利用MEMS工艺制作,并封装此传感单元成为加速度传感器。