MEMS变形镜用PZT厚膜致动器阵列的制备及性能表征

提出了一种基于锆钛酸铅(PZT)压电厚膜致动器阵列驱动的MEMS微变形镜,建立了该微变形镜的结构模型,分析了其结构中各层厚度对其性能的影响.PZT压电厚膜是通过基于PZT压电陶瓷体材料的湿法刻蚀技术制备的,刻蚀液为1BHF2HCl4NH4 Cl4H2O.以数字锁相方法测试了压电厚膜的介电性能,在100 kHz以下时,其介电常数和介质损耗分别优于2400和3%.利用悬臂梁方法测试了压电厚膜的也.横向压电系数,约为-250 pm/V.制备了4×4阵列的压电致动器阵列.采用激光多普勒测试压电致动器的电压位移曲线,在100 V的电压驱动下致动器的变形量大约为2.2/μm;测试了致动器的频率响应,其谐振频率高于100 kHz;致动器刚度大,带负载能力强.     

PZT厚膜的气雾化湿法减薄制备技术

锆钛酸铅（PZT）厚膜的制备技术是制作基于PZT厚膜的微传感器和微驱动器的关键技术之一．传统的制备方法难以兼顾厚膜制备中对厚度、性能、工艺复杂度以及成本等方面的要求,因此,提出了一种新的利用气雾化湿法减薄体材料制备PZT厚膜的技术．该技术结合传统的PZT湿法化学刻蚀方法和刻蚀雾滴的物理轰击效应,在反应中实时去除化学反应残留物,在减薄前后样品厚度均匀性几乎不变的情况下,平均刻蚀速率可达3．3μm/min,且工艺过程简单,成本低廉．实验结果表明,用该技术制备的PZT厚膜可满足微机电系统（MEMS）领域中微传感器和微致动器对于厚膜具备较高灵敏度和较大驱动能力的性能要求,     

硅基高度择优取向PZT厚膜的制备及性能研究

应用溶胶-凝胶法成功地在以SrTiO3(STO)为模板/阻挡层Si(001)基片上制备了La-Sr-Co-O/ Pb(Zr0.5Ti0.5)O3(PZT)/La-Sr-Co-O/STO/Si异质结,PZT的厚度为0.8μm.研究了异质结的结构和性能.实验发现,PZT结晶良好、具有(001)高度择优取向以及较高的极化强度和较小的极化强度对脉冲宽度的依赖性;当外加电压为50V时,电阻率仍＞108Ω·cm.     

过渡金属氧化物NTC厚膜热敏电阻烧结工艺的研究

较详细地研究了Ｃｏ－Ｍｎ－Ｏ，Ｃｏ－Ｍｎ－Ｎｉ－Ｏ，Ｍｎ－ＮｉＣｕ－Ｆｅ－Ｏ，Ｃｏ－Ｍｎ－Ｎｉ－Ｒｕ－Ｏ四种厚膜热敏电阻材料的烧结过程，确定了各材料的最佳烧结温度，较全面地测试了文中各材料系列厚膜热敏电阻的特性参数，给出了元件的热老化特性，电阻－温度特性，伏安特性，时间常数，耗散系数等。     

Al-Cu-Mg 系变形铝合金厚膜阳极氧化工艺研究

含铜量高的 Al-Cu-Mg 系铝合金很难阳极氧化形成厚膜,原因是铝合金中析出的 S(CuMgAl_2)相及 CuAl_2相在常用硫酸电解液中阳极氧化时比铝溶解更快,引起电流集中,造成局部烧损。作者测量了铜在四种不同硫酸浓度(100g/1,200g/1,300g/1 和400g/1)电解液中的阳极极化曲线,证明了电解液中硫酸浓度增加有利于抑制铜的阳极溶解。作者也测量了铜在上述四种浓度电解液中的阳极击穿电压,确定了 LY-12铝合金(含铜3.8～4.9%)在400g/1硫酸电解液中阳极氧化获得70～80μm 均匀厚膜的工艺规范。本文还研究了 LY-12铝合金热处理状态对阳极氧化工艺的影响。     

厚膜pH传感器研究

用沉淀法制备pH敏感粉料，用厚膜和陶瓷技术制备pH厚膜传感器，测试了传感器的PH特性，分析了两种配方的有关物性结构，对于与敏感玻璃厚膜集成在同一基片上的加热厚膜电阻的应用亦作初步研究。     

改进的Sol-gel法制备Ba0.6 Sr0.4 TiO3厚膜

采用Sol-gel法在Pt/Ti/SiO2/Si和Al2O3基片上制备厚度为2～14μm的Ba0.6Sr0.4TiO3(BST)铁电厚膜材料.经高能球磨细化和表面改性后的BST陶瓷纳米粉体分散到BST溶胶中,通过甩胶法,形成0-3型BST厚膜材料.XRD图谱显示,BST呈现纯钙钛矿相结构;SEM照片显示,BST厚膜均匀致密、无裂纹;介电性能测试结果表明,当测试频率为1kHz,温度为25℃时,介电常数为620,介电损耗为0.6.     

MEMS超级电容器膜电极材料的表面改性

为了改善MEMS超级电容器膜电极的致密性,通过在聚吡咯(PPy)中引入苯磺酸钠(BSNa)和氧化石墨烯(GO)表面改性功能薄膜,实现聚吡咯薄膜在MEMS超级电容器三维微结构上的均匀沉积.借助扫描电镜(SEM)、循环伏安测试(CV)、交流阻抗谱测试(EIS)、恒流充放电测试(CP)等手段对表面改性后的样品进行电化学性能测试.结果表明:当吡咯单体(Py)与BSNa摩尔比为1∶2,GO含量为0.4%时,在-0.4~1.0 V电压范围内,以100 m V/s速率扫描56圈,PPy薄膜的致密性最佳;表面改性可以在很大程度上减轻PPy颗粒的团聚,使得聚合后的PPy分子链排布紧密,形成了规整的网状立体结构;在放电电流为2 m A时,比容量可以达到13.3 m F/cm2,MEMS超级电容器的电化学性能得到改善.     

用于MEMS结构的光刻胶牺牲层接触平坦化技术

实验研究一种新颖的光刻胶牺牲层的接触平坦化(contact planarization)技术,应用于MEMS结构制作.实验研究了温度与光刻胶流动性的关系,以及牺牲层厚度、施加压力和温度、MEMS结构密度等因素对平坦化效果的影响,在优化条件下,牺牲层的起伏台阶从2μm减小到20～40nm.与化学机械抛光技术相比,接触平坦化无明显凹陷(Dishing)效应,无衬底损伤,同时呈现出良好的局部和总体均匀性.     

接触式串联射频MEMS开关的工艺研究

本文采用MEMS工艺制作接触式串联射频开关,射频开关采用双端固定的悬臂梁结构,悬梁为PECVD制作的SiN薄膜,溅射Au制作共平面波导,聚酰亚胺作为牺牲层,运用等离子体刻蚀法释放牺牲层.研究了悬梁、共平面波导以及电极的制作工艺,并分析了牺牲层的制作和刻蚀工艺对开关结构的影响.     

Optimization of sputtered Cr/Au thin film for diaphragm-based MEMS applications

An optimization study on the sputtering of Cr/Au thin film for diaphragm-based MEMS applications is presented. The effects of the film thickness, process pressure and process power on the residual stress of the film are investigated. A low-stress silicon nitride diaphragm-based device characterization platform is fabricated to study the influence of the Cr/Au film stress on the diaphragm compliance. The fabricated devices are characterized by measuring the capacitance change under a bias voltage from 0 to 40 V. For the 8-µm and 10-µm air gap device characterization platforms, the largest capacitance changes of 5.1% and 4.3%, respectively, occur at a compressive film stress of − 200 MPa. A large capacitance change indicates a more sensitive diaphragm, which is desired in pressure sensor design.     

基于MEMS的结构振动无线传感器研究

针对结构振动监测现场传感器布线困难的问题，提出了一种基于MEMS微加速度计的可编程无线振动传感器集成设计方法，并进行了模拟试验。     

MEMS微推进技术的研究

空间推进器是卫星的姿态控制及轨道的修正、保持和机动的重要执行元件．随着小卫星、微卫星、纳卫星、皮卫星和星座及编队飞行技术的出现，对空间推进技术提出了更高的要求．在综述国内外微推进技术的基础上，着重介绍研制的微型数字式MEMS阵列推进器的总体结构设计、推进剂的选择与性能研究、推进阵列的MEMS加工和封装工艺研究等。     

Modeling analysis and fabrication of MEMS capacitive differential pressure sensor for altimeter application

This paper proposes the modeling analysis of MEMS highly sensitive Capacitive Differential Pressure Sensor (CDPS) and also the development of a fabrication process for CDPS structures for aircraft altimeter applications. Highly sensitive CDPS structure models using circular and square sandwich polyimide diaphragm membranes, with and without center boss, were adopted, whereas other studies report on silicon diaphragms. CDPS characterization was carried out to analyze the deflection sensitivity, capacitive sensitivity, stress on diaphragm membrane and the effect of temperature on capacitive sensitivity. Simulation results of square diaphragm without center boss show better characteristics than other proposed diaphragm structures. This design yields 145.8 nm/mbar and 0.574 fF/mbar of deflection and capacitive sensitivity, respectively. The maximum stress developed on the diaphragm at maximum working pressure is less than the yield stress of polyimide material by a factor of 1.77 and capacitive sensitivity deviates at ±0.00195%/°C. From the modeling analysis, square diaphragm CDPS structure yields better characteristics and hence the fabrication process for CDPS has been developed, and its fabrication process flow verified using Intellisuit virtual fab tool.     

MEMS中硅湿法深槽刻蚀工艺的研究

针对硅基MEMS湿法深槽刻蚀技术的难点,在硅材料各向异性腐蚀特性的基础上探索了湿法工艺。对腐蚀液含量、温度、添加剂含量对刻蚀速率及表面粗糙度的影响,掩膜技术等进行了实验研究,优化得到了最佳刻蚀条件。应用该技术成功地刻蚀出深度高达330μm的深槽,为MEMS元器件的加工提供了一种参考方法。     

MEMS气敏传感器

随着MEMS技术的飞速发展，各种MEMS器件和系统相继问世，MEMS气敏传感器是其中之一。本文重点介绍了7种MEMS气敏传感器。     

微型机械设计中某些理论问题的探讨

本文阐述了在设计方面微型机械不同于传统机械的一些应该注意的关键问题，包括微尺寸效应问题，微摩擦问题，微机械寿命问题以及微能源供给问题，然后提出了微电机和微系统的设计理论和设计方法，最后讨论了虚拟现实VR技术在微型机械MEMS设计中的应用。