大气状态下AFM阳极氧化加工Si的研究

Si纳米氧化线是构筑基于Si的纳米器件的基础。通过AFM针尖诱导阳极氧化加工的n型Si(100)的实验得到凸出的n型Si(100)氧化物高度和偏置电压成线性关系,与针尖扫描速度成负对数关系,并在前人的基础上深化了AFM针尖诱导氧化加工的机理和理论模型,得到了合适的加工条件为偏压8 V和扫描速度1μm/s。     

复杂微结构三维形貌测量方法的研究

微结构三维形貌测量是研究微加工工艺和微尺寸特性的重要测试内容。本文提出一种基于相移显微干涉术、利用干涉陶建立二维结构模板指导相位展开的新方法，它不仅适用于静态测量，而且能应用于在动态测量中，特别是微机电系统（MEMS）器件的运动测量。以微谐振器为测试器件，对其运动梳齿结构进行了静态三维形貌测量，实验的离面理论测量精度优于0．5nm，测试结构内部的面内理论测量精度优于0．5μm，而边缘尺寸因受到边缘提取方法的影响，其测量精度仅在μm量级。对该方法的缺点和发展方向做了探讨。     

超高速电光采样技术

详细论述了超高速电光采样技术的原理和实现方法,提出了不断改善电光采样的方法,对比了电光采样和其他采样技术的时间分辨力和带宽.     

计算机技术在建筑材料动态弹性模量测量上的应用

为保证建筑物的质量，在工程中必须对建筑材料质量进行检测。共振法无损检测是一种在混凝土等建筑材料特性检测中广泛使用的技术。介绍了一种利用计算机技术对建筑材料弹性模量进行测量的无损检测新方法，它利用成熟的计算机软硬件以及功能强大的VisualBasic软件开发系统，能方便快捷地测量建筑材料的动态弹性模量，结果稳定可靠，界面可视性强，系统简单。该技术已经成功应用在作者所开发的动弹仪产品中。     

微结构运动特性表征中的全场三维重建方法

微机电系统(MEMS)测试的主要目的是为工程开发中的设计和模拟过程提供数据反馈,其中一个重要方面就是MEMS器件运动特性的高速可视化。基于计算机控制的频闪干涉测试系统,文中提出了一种时间轴和空间轴双向解包裹的干涉条纹分析方法,实现了MEMS器件离面运动参数的精确测量,并与微结构平面结构图像模板相结合,可以进行MEMS器件全视场运动的分析,达到了纳米级分辨力。     

基于弯曲测试的纳结构机械力学特性的表征

利用原子力显微镜对聚焦离子束刻蚀技术制备的不同纵横比的氮化硅纳米梁结构进行了弯曲测试,并讨论了一种标定原子力显微镜微悬臂梁弹簧常数的方法.实验中严格界定了欧拉细长梁的条件,在分析了纳米梁组纵横比对测试结果影响的基础上,讨论了如何修正弯曲测试结果.弯曲测试得到了纳米梁的平面模数,并进一步推算氮化硅材料的杨氏模量.测试结果验证了基于原子力显微镜系统的弯曲方法测试纳米薄膜材料杨氏模量的可行性.     

基于垂直扭转梳齿驱动结构的硅微机械扭转微镜的设计加工与表征

为了改善扭转微镜的机电耦合特性和光学特性，提出了一种新的基于SOI硅片的垂直扭转梳齿静电驱动结构．通过有限元与边界元方法，对不同厚度扭转梁的机电耦合特性进行了数值模拟，得到了相应的阈值电压和吸合电压，并提出了几种新的折叠梁结构，以进一步改善器件的机电耦合特性；通过力学分析，从理论上推导了垂直扭转梳齿静电驱动方式微镜的最大扭转角度、阈值电压、扭转刚度以及固有频率，获得了结构参数对器件机电耦合特性的影响机制；最后，利用比例散射理论讨论了表面粗糙度、入射光束波长和入射角度等参数对微镜表面光学反射性能的影响，并利用原子力显微镜测量了微镜的表面粗糙度，理论模拟与实验研究表明，基于SOI硅片和垂直扭转梳齿结构的硅微机械扭转微镜可显著降低器件的驱动电压，提高器件的机电耦合特性和微镜表面的光学反射特性．     

隧道状态下纳米级振动检测技术的研究

使用德国SIOS公司生产的纳米坐标测量机微动平台作为调整机构,配合自行研制的隧道电流传感器,通过外加振动源,在隧道状态下对纳米级振动进行了检测实验。纳米级振动的研究既可以分析微弱振动对扫描隧道显微镜的作用机理,为以后的扫描隧道显微镜设计提供参考,又可以使振动测量的结果作为扫描隧道显微镜的振动补偿,提高扫描隧道显微镜的测量精度。     

模糊控制在STM反馈控制中的应用

ＳＴＭ是纳米尺度上进行测量的主要工具之一。反馈调节是ＳＴＭ仪器的主要环节。提高反馈控制精度和反馈控制速度是ＳＴＭ要解决的重要问题。利用模糊控制原理设计的模糊控制器在调节性能上比传统的ＰＩＤ调节器精度高,速度快。实验表明,这种调节方法是解决ＳＴＭ反馈控制中非线性问题比较好的方法之一。     

基于DSP、FPGA和单片机的大尺寸激光数控加工系统的软硬件设计

为了满足大尺寸激光加工的精度和速度要求,本文设计了以DSP、FPGA和单片机为核心的数控系统.系统使用单片机控制人机界面、使用DSP对加工数据进行处理并由FPGA输出加工信号,从硬件上保证了系统的高速运算和精密加工.此外系统将加工数据保存于非易失性存储器中,使得系统拥有脱机加工的能力.通过对以DSP和FPGA为核心的加工控制部分的软、硬件进行优化,该系统达到了设计目标并取得了令人满意的加工效果.