硅微机械与光纤组合式列阵传感器的研制工艺

系统地介绍了一和中新颖的硅微机械与光纤组合式列阵传感器的特殊制造工艺。在工艺实验的基础上对硅微悬臂梁列阵形成的光刻技术，各向异性腐蚀的机理与方法，梁膜厚度的精确控制，传感器的一体化等技术进行了较深入的研究，并对实验结果进行了详细地分析。这些工艺与常见的ＩＣ工艺兼容，为这类微传感器和执行器的研制打下了较好的实验基础。     

高Q值环形波导微谐振腔研究进展

基于高Q值环形波导微谐振腔和微加工工艺的微光机电器件及系统是当前微纳制造科学和量子光学技术领域的研究热点。主要分析了环形波导微谐振腔的物理作用及应用价值,系统综述了环形波导微谐振腔Q值的测量方法,重点讨论了硅基环形波导微谐振腔Q值的影响因素,从材料、结构设计、加工工艺方面分析了提高环形波导微谐振腔Q值的技术途径,指出了当前高Q值环形波导微谐振腔研究存在的技术瓶颈问题,并展望了未来的发展趋势。     

谐振子含量变化引起的反射与吸收多效应

研究了含有谐振子和损耗介质的环氧树脂基复合材料对电磁波的反射与吸收效应。对具有不同谐振子含量的复合材料的微波反射率测试结果表明:复合材料中谐振子的含量达到某一临界值 V_(fc)时,呈现对电磁波吸收至反射的转变效应,对于铁氧体填充的环氧树脂基复合材料,当铁氧体的体积含量为70%时,V_(fc)=0.4%,实验发现:V_(fc)依赖于材料的介电特性,复数介电常数虚部越小,V_(fc)越大,对于复数介电常数虚部很小的材料,由吸收向反射的转变是逐渐过渡的,V_(fc)存在一个较宽的范围。分析表明:当谐振子含量 V_f 增大时,出现吸收与反射转变效应,与体系的快极化电容增加以及谐振子感应场的相互作用增强有关。     

混合集成型光学拾音器的设计与制作

通过混合集成型结构光学拾音器的光学设计和芯片设计，制作了包含微光学棱镜，光电探测器和信号放大电路的混合集成型光学拾音器。经过测试，发现有较好的信号输出特性，表明混合集成型光学拾音器已基本研制成功。     

无源多通道神经硅微电极的设计方法

为了探讨一种用于神经信号测量的无源多通道硅微电极的设计方法,基于电极的结构和制造工艺,提出了硅微电极用于测量神经信号的电路模型．从大脑皮层及脑膜的结构、互连线的干扰噪声和探针的机械特性3个方面讨论了神经微电极探针的几何参数确定方法,并提出了在满足一定负载能力以穿透硬度较大的脑膜的前提下,尽量减小探针体积的设计原则．     

微型FAIMS生化传感器的设计与制作

根据高场非对称波形离子迁移谱（high-field asymmetric waveform ion mobility spectrometry,FAIMS）原理,设计了一种微型生化传感器.采用真空紫外灯离子源在大气压环境下对样品进行电离,紫外灯发射的光子能量为10.6 eV,波长116.5 nm.迁移区由上下两块紫铜金属平板电极构成,尺寸为10 mm×10 mm×1 mm.完成了高场非对称方波电源的设计,所输出的射频电压最大值为1 180 V,最小值为-480 V,频率189 kHz,占空比30%.以丙酮为实验样品,通过高场非对称波形离子迁移谱-质谱联用技术进行传感器的性能验证实验,实验结果表明所设计的基于FAIMS原理的生化传感器可以实现离子分离和过滤功能.基于SIMION软件对FAIMS生化传感器进行仿真分析,仿真与实验结果相符.最后利用硅片双面感应耦合等离子体（inductively coupled plasma,ICP）刻蚀和硅-玻璃键合工艺,加工出基于微机电系统（micro electro mechanical system,MEMS）技术的微型FAIMS传感器芯片.采用频率2 MHz、最大电压364 V、占空比30%的高场非对称方波电压进行FAIMS芯片实验.载气流速80 L/h,补偿电压从-10 V～3 V以0.1 V的步长扫描,得到了丙酮的FAIMS谱图,验证了芯片的性能.     

反射镜平动式光栅光调制器光学分析与仿真

提出一种基于MEMS的光栅光调制器,可用于投影显示等相关领域。介绍了其结构、工作原理及其加工流程,对器件进行傅里叶光学分析。分析得出,器件单像素在±1级对比度和光学衍射效率最大值分别为1225和51.4%,形成阵列后理论上最大值分别为无穷大和81%。采用Coventor软件进行光学仿真,得到器件实际情况下衍射花样,器件由于残余应力以及器件下拉时静电力作用产生翘曲变形,光学性能有所降低。     

新型摇摆质量微陀螺的设计与制作(英文)

首先介绍了两种结构完全对称的高灵敏度的摇摆质量陀螺.设计并制作了一种对角驱动的新型摇摆质量微陀螺.利用硅的各向异性湿法腐蚀等MEMS体加工技术,简化了该微陀螺的制作工艺.该微结构的对称性、一致性和加工精度有很大改善,尤其是振动梁、激励部件和敏感部件等关键部件.详细阐述了该微陀螺的工作原理和结构设计,完成了微陀螺关键部件的制作和样机组装.利用NF公司的FRA 5087频率响应分析仪测试了样机大气下的振动模态,其中驱动频率为5.563 2 kHz,检测频率为5.553 4 kHz,频差为9.8 Hz,小于0.2%.利用频谱分析的方法测试了样机的哥氏力.测试结果表明这种摇摆质量微陀螺的设计与制作方法是可行的.     

硅基PZT压电薄膜微开关的设计和制作

对硅基锆钛酸铅（PZT）压电薄膜微开关进行了结构和版图设计，根据MEMS加工工艺和标准硅基IC工艺的特点，获得了硅基PZT压电薄膜微悬臂梁结构系统工艺流程中的关键工艺技术和典型工艺条件，对多孔硅的选择性生长进行了较为详细的实验研究，最后成功的制备出硅基PZT压电薄膜微开关样品，这对集成化芯片系统的进一步发展打下了必要的良好的实验基础。     

具有“荷叶效应”的硅基仿生表面的制备及其微摩擦性能

用扫描电子显微镜(scanning electron microscope,SEM)观测了荷叶表面的双微观结构,即特征尺度在10μm左右的微米乳突和直径为50～100 nm的纳米蜡质晶体.提出了制备具有"荷叶效应"的硅基仿生表面的两种方法,一是将表面制有特征尺度为100 nm左右纳米结构的硅片进行硅烷化疏水处理,仅制作了纳米结构,部分模拟了"荷叶效应;"另一种方法是将表面制有特征尺度为10μm左右微米结构的硅片进行烷基烯酮二聚体(AKD)化处理,该方法获得了具有双微观结构的仿生表面,比较完整地模拟了"荷叶效应."微摩擦性能测试结果表明光滑硅片微观摩擦系数为0.08～0.10,而具有120 nm～25μm微结构的硅片微观摩擦系数为0.04～0.07;具有特征尺度为200 nm线条阵列的粗糙区平均黏附力与光滑区平均黏附力之比为0.59.硅基仿生表面有利于降低摩擦系数和减小黏附,"荷叶效应"对于微机电系统(micro electro mechanical system,MEMS)防黏减摩具有一定的潜在应用价值.     

非高斯噪声和正弦周期力激励的阻尼谐振子系统的信息熵

阻尼谐振子广泛应用于固体理论、量子场论、量子力学和量子光学等不同的研究领域．信息熵在研究随机系统的动力学特性方面扮演着非常重要的角色．本文对非高斯噪声和正弦周期力激励的阻尼谐振子系统的信息熵变化率进行研究．首先通过路径积分近似,把非高斯噪声近似转化为高斯色噪声,得到了系统的Fokker-Planck方程,然后利用线性变换的方法简化了系统的Fokker-Planck方程,并结合Shannon信息熵的定义和Schwartz不等式原理得出了阻尼谐振子系统的信息熵变化率上界的表达式,最后分析了非高斯噪声和系统各参数对熵变化率上界的影响．     

量子卡诺制冷机制冷率与熵产率的协调优化性能

研究了内可逆谐振子量子卡诺制冷机的整体最优性能。得到了协调优化目标函数Ｅ最大时量子制冷机的制冷系数以及最佳制冷率和熵产率。     

边界激励非线性弹簧质量串响应的时空结构

本文研究边界激励下的非线性弹簧质量系统响应的时空特征，通过Ｐｏｉｎｃａｒｅ映射时间离散以及时间、空间谱及模式动力熵等的计算，发现了这一非线性系统的时空浑沌，并得出了一种时空结构随参量变化的新的演化机制．     

一维量子谐振子坐标和动量的量子统计涨落

:根据一维量子谐振子的湮灭算符和产生算符的实么正变换理论 ,并结合SU(1,1)Lie代数 ,对一维量子谐振子坐标和动量的量子统计涨落进行详细研讨。结果表明 ,在坐标表象中 ,振子动量的量子统计涨落及在动量表象中 ,振子坐标的量子统计涨落均随时间变化     

纳米样板的制备及其精度分析

介绍了纳米样板的研究现状及制备工艺，特别对扫描探针显微镜(SPM)表面局域氧化反应工艺进行了详述；分析了原子力显微镜(AFM)探针诱导局域氧化工艺的原理及其影响参数，原理为高度局域化的电化学反应，影响参数包括探针上所施加的电压、扫描速度、探针曲率半径、相对湿度以及氧化物厚度等；用该方法分别制备了5条栅线和7条栅线的一维纳米结构样板，并对7条栅线的纳米结构样板的精度和不确定度影响因素进行了分析。     

简谐与随机噪声联合激励下Van der Pol-Duffing系统的响应

研究了Van der Pol—Duffing振子在简谐与随机噪声联合激励下的响应问题。用参数变换法使方程出现小参数，用多尺度法分离系统的快变项，讨论系统的阻尼项、非线性项和随机项等参数对系统响应的影响。理论分析和数值模拟表明，当随机激励强度增大时，系统的响应可从一个极限环变为一个扩散的极限环；在一定的条件下，系统可有两个稳定的稳态解及随机跳跃现象。数值模拟表明本文提出的方法是有效的。     

基于AFM的靶丸表面轮廓仪设计及其测量精度分析

基于商用原子力显微镜（AFM）建立了靶丸表面轮廓测量仪系统，并对该系统的精密回转轴系进行了结构设计．为了评价系统的测量不确定度，进行了气浮轴系回转精度测试，确定了回转轴系的误差曲线，其最小二乘圆度误差为48 nm；同时对安装回转轴系后AFM的测量噪声进行了测试，并通过结构改进使静态噪声幅值降为约10nm．应用这一系统进行了靶丸表面圆周迹线的测量实验，实验测量出该系统运转测量时噪声幅值约13 nm，综合测量误差约49．7 nm，此测量精度可以通过回转轴系的误差分离来进一步提高．     

基于PI调节的压控晶振驯服系统的设计与实现

设计并实现了一种基于自适应PI调节的GPS秒脉冲驯服高稳压控时钟晶振的方法.该设计以XILNX的SPARTAN3系列芯片为核心,以D/A转换器DAC7512为控制手段,通过外部的GPS秒脉冲信号实现了对高稳压控晶振OCXO MVl80的驯服.     

药筒精密成形工艺数字化设计系统

介绍了药筒工艺数字化设计系统的特点、设计流程和各功能模块的主要功能。该系统在药筒成形工艺和模具设计过程中融合了基于规则的推理与基于实例的推理,可智能完成工艺参数计算,半制品与模具参数化建模,同时为设计者提供有效的精密成形工艺设计知识和经验帮助,大幅提高了该类零件成形工艺和模具设计效率。