复合薄膜热导率测试系统研究

针对薄膜热物性测量还没有成熟的测试系统,设计了一种基于微桥静态测量法的复合薄膜热导率测试系统.该系统由PC机、仪器控制与数据采集模块、可控温真空系统构成.软件编程在LabVIEW平台上实现.利用该系统测量了由SiO2薄膜和多晶硅薄膜组成的悬臂梁结构的复合薄膜热导率.在10-4Pa真空中,测得悬臂梁平均温度320～400K范围内的等效热导率在9～12w/(m·K),其热导率随着温度升高而增大,测试结果和理论值一致.实验表明:系统测试效率高、通用性好,且易于扩展.     

微机械薄膜应力的在线测试结构

微机械薄膜应力对MEMS器件有较大的影响，因此应力测量对于工艺监控和MEMS器件设计是必须的。介绍了微机械薄膜应力的在线测试结构与方法，详细分析了各种方法的特点。对于MEMS薄膜应力测试结构设计有一定的参考价值。     

一种用于测量SiO2薄膜热导率的测试方法

介绍一种用于测量SiO2薄膜热导率的测试方法。本方法根据3ω法原理,采用锁相放大器提取微弱信号,并通过GPIB接口总线实现自动测试,分别测试了厚度为500nm和100nmSiO2薄膜的纵向热导率。     

MEMS薄膜吸合电压在线测试系统设计

为了实现MEMS薄膜材料参数的在线测试,设计了MEMS薄膜吸合电压在线测试系统.该测试系统由测控软件、测试硬件平台与测试微结构构成,能够全自动地快速完成薄膜吸合电压的在线测试,并立即输出薄膜的杨氏模量与残余应力.测试系统最大可测试100 V的吸合电压,测试精度为±1.0 V.最后对由标准牺牲层加工工艺制作的多晶硅双端固支梁进行了测试实验,并给出了测试数据,实验结果表明本测试系统具有高精度、快速测试的优点,适合于工业生产的大批量测试需求.     

基于数据采集的MEMS薄膜材料参数在线测试系统

建立了一套基于数据采集的MEMS薄膜材料参数在线测试系统.该系统包括测试图形,测试信号处理电路及外围附件和专用软件,能自动完成薄膜材料参数的在线测试.测试方法和测试设备简单,能用于工艺线上的在线测试.     

微机械薄膜热膨胀系数的测试结构

在微电子机械系统(MEMS)领域,薄膜的热膨胀系数对于微电子器件、MEMS器件,尤其是微热执行器的设计是一个十分重要的参数.本文详细介绍和分析了薄膜热膨胀系数的几种测试结构,对于微机械薄膜热膨胀系数在线测试结构的设计有一定的参考价值.     

氮化铝陶瓷薄膜热导率的分子动力学模拟

采用平衡分子动力学方法(EMD)研究了平衡温度为300K的氮化铝薄膜的法向热导率.利用Stillinger-Weber势函数以及Green-Kubo线性响应理论计算热导率.计算结果表明,氮化铝薄膜的热导率值显著小于对应大体积材料的实验值,具有明显的尺寸效应.在氮化铝薄膜为1.47～5.39 nm的范围内,氮化铝薄膜的热导率随着薄膜厚度的增加而近似的线性增加.     

一种MEMS微结构谐振频率的测试技术

MEMS技术的发展离不开相应的测试技术与装置,建立了一种简单的MEMS微结构动态特性的测试装置,以压电陶瓷为核心的基座激励装置实现对微结构的冲击,以微器件自身的输出作为被测信号.结合MEMS工艺中批量制作的特点,在同一测试装置的同一次测试中安装两种不同尺寸的被测微压电悬臂梁试件,采集两个梁的冲击响应信号及它们的联合输出信号,通过FFT频谱分析,比较三种情况下的频谱分析结果并提取出梁的固有频率,采用对比测试的方法获得压电微悬臂梁的谐振频率.试验结果与理论分析一致,该方法具有测试装置简单、实用性强等特点.     

多层薄膜结构中的热应力分析

针对当前无法分析MEMS多层薄膜结构中热应力的现状,通过修正Suhir.E提出的双金属带热应力分布理论,提出了MEMS多层薄膜结构的热应力分布模型,该模型适用于评估MEMS多层结构中热应力分布规律,同时为采取合理措施减小应力提供了理论支持。在温度载荷作用下,多层薄膜结构中将产生正应力、剪应力和剥离应力的作用,应力变化主要集中在界面端处。其中,正应力分布于各层内,随与中心点距离的增大呈指数减小,在端面处急剧减小至最小值;剪应力和剥离应力则主要分布于各层界面上,随与中心点距离的增大呈指数增大,在界面端处达到最大值。最后,开展了由四种材料（玻璃、铬、铜、镍）组成的多层薄膜结构的热力学仿真分析,验证了所建立解析模型的正确性,以及各应力在多层结构中的分布规律。     

Bulk-Micromachined Test Structure for Fast and Reliable Determination of the Lateral Thermal Conductivity of Thin Films

A novel bulk-micromachined test structure is presented for the fast and reliable determination of the lateral thermal conductivity of thin films. The device is composed of a heater resistor and thermocouples that are fabricated in polysilicon (poly-Si), and the associated processing and DC measurement procedures are straightforward. The validity of the method is supported by numerical simulations and verified by experimental determination of the lateral thermal conductivity of aluminum (Al), aluminum nitride (AlN), p-doped poly-Si, and silicon nitride (SiN) thin films. For Al, an average value of 217 W m^-1 K^-1 was found for 1-mum thick layers. For the other layers, a number of thicknesses were studied, and the increase of thermal conductivity with thickness was effectively detected: for AlN, values from 7 to 11.5 W m^-1 K^-1 were found, and for p-doped poly-Si, values went from 21 to 46 W m^-1 K^-1 for thicknesses from 0.15 to 1 mum. For SiN, a value of 1.8 was extracted for layers thicker than 0.5 mum.     

薄淀积膜压阻系数π∥π⊥测量

半导体薄膜开始用于力敏器件，评价薄膜自身的压阻特性是十分重要的。但迄今报导的参数，通常是薄膜与基片粘附成一体的复合样品测量值，原因在于膜薄难剥，剥离之后测量也不易。建立等效模型，提出新的计算式，以便在基片淀积膜之前和之后，只作常规ε、Ｅ等测量，通过计算就可得到纯薄膜的压阻特性各参数，包括Ｋ、Ｋ、π、π。     

基于MEMS技术的气体热导传感器的应用研究

针对传统的气体热导检测器在气体检测应用中存在检测精度差、灵敏度低、温度漂移大的缺点,本设计采用新型的MEMS气体热导传感器,设计了一种高性能的气体浓度检测系统.设计了一种高精度的双恒流源电路对电桥供电,运用微信号检测技术和温度补偿手段,采取模拟滤波和数字滤波相结合的方法,有效的抑制了各种类型的噪声干扰,提高了系统测量的精度与灵敏度,实现了微量气体浓度的准确测量,克服了传统气体热导检测的缺点.     

采用热线法的高温粉体材料导热系数自动测试仪

利用matlab对系统进行辨识、建模和降维后得到电阻炉的模型,然后依据该模型进行仿真寻优确定采用单片机模糊PID控制程序控制电阻炉的温度,进而使系统快速升温后保持所需初始恒温;在此初始恒温基础上利用热线通以恒流产生一个阶跃温度激励信号,系统自动采集该阶跃响应信号,并求取导热系数;采用模糊PID控制算法,缩短了测试周期,提高导热仪的测试效率,由于选择虚拟仪器平台,提高了测量处理的自动化和智能化程度;经试验证明,应用此测试仪可较大提高高温粉状材料的导热系数的测试精度与效率。     

半导体有机膜测试电路

采用两种不同的方法测试有机半导体薄膜气敏传感器。实验表明CuPc对NH_3、O_3、No_2等气体有较高的灵敏度。