DRIE工艺误差对MEMS梳齿谐振器频率的影响

针对深反应离子刻蚀(DRIE)工艺加工高深宽比梳齿电容存在侧壁倾斜角的情况,分析了该倾斜角对梳齿谐振器频率的影响。为了使设计的梳齿谐振器频率符合应用要求,推导出了梳齿谐振器在正负侧壁倾斜角θ下的谐振频率计算公式。利用ANSYS Workbench11.0平台,分别对侧壁倾斜角为0°,0.2°,0.35°和0.5°的情形进行了有限元建模与模态仿真。仿真结果表明:随着正倾斜角的增大,谐振频率减小;负倾斜角增大时,谐振频率增大,且一阶模态振形的平稳程度越差。比较数值仿真结果与考虑了正负倾斜角误差的梳齿谐振器谐振频率计算公式计算结果对比,吻合较好。     

硅微机械梳齿静电谐振器的建模与分析

基于参数化的计算机辅助设计（CAD）软件，对硅微机械梳齿静电谐振器进行了实体建模，以有限元分析软件为工具，进行了谐振器的模态分析，静态分析和谐响应分析，初步揭示了谐振器的静、动态特性，有助于改善设计效率和质量，展示了计算机辅助工程（CAE）技术在微机电系统（MEMS）研究中的重要作用。     

介质谐振器特性的有限元计算

本文应用有限元方法分析和计算了置于空气和不均匀介质中的圆柱形介质谐振器的谐振频率,以及介质谐振器与微带线的耦合参量。计算结果与现有文献的计算结果和实验结果相当吻合。     

梳齿式MEMS加速度计在冲击下的失效分析

对Si基梳齿式MEMS加速度计在冲击下进行了失效分析,验证了其主要失效模式,分析了其失效机理。通过机械冲击实验并采用扫描电镜(SEM)、X射线透视系统、扫描声学显微镜(SAM)观察及电性能测试等分析技术,研究了梳齿式MEMS加速度计在冲击载荷下的结构与封装失效,运用材料力学理论加以分析论证,发现悬臂梁断裂是较为主要的失效模式,且此类器件的封装失效主要表现为气密性失效和装配工艺失效,为MEMS器件的可靠性设计提供了重要依据。     

微机械梳齿谐振器的可靠性仿真

针对微加工工艺引起的微机械梳齿谐振器可靠性问题进行了仿真分析。包括:深反应离子刻蚀工艺造成梳齿与弹性支撑梁侧壁倾斜对驱动力、谐振频率和谐振次数的影响;残余应力和杂质不均等因素在弹性支撑梁上产生的微裂纹对谐振器动力学的影响。仿真结果表明:当梳齿与弹性支撑梁的侧壁向内倾斜时,驱动力、谐振频率与倾斜角成反比;向外倾斜时,驱动力、谐振频率与倾斜角成正比;谐振频率与微裂纹的个数成反比;两者均会导致谐振次数(寿命)降低。     

基于模糊图像合成的微结构平面运动测量技术

动态测试技术在MEMS研发过程中具有极为重要的作用。本文在机器微视觉的MEMS动态测试系统的基础上,基于模糊图像合成技术对MEMS谐振器的运动特性如谐振器的运动幅度、谐振频率f及品质因数Q等重要参数进行了测试,并给出了实验结果。     

介质同轴谐振器的频率测试方法

介绍了一种测量介质同轴谐振器频率的新方法，即在谐振器的开路端串联一高品质因数Q电容，用标量网络分析仪测出其串联谐振频率，从而得出谐振器的频率。该方法操作简单，对仪表的要求不高，适合于规模生产，特别适合于介质滤波器的调试。     

双阶梯型薄膜体声波谐振器有限元仿真分析

为了抑制薄膜体声波谐振器(FBAR)的寄生谐振同时满足5G通信的高频需求,基于Comsol Multiphysics仿真软件建立薄膜体声波谐振器的二维和三维有限元模型,研究了压电材料、电极横向尺寸和电极形状对寄生谐振的影响,并讨论了电极框架结构对FBAR并联谐振频率(f_p)处的品质因数(Q_p)的影响。基于分析,提出并设计了一种双阶梯电极框架结构的FBAR,该结构的FBAR以AlN为压电材料,电极形状为五边形,中心频率为3.504 GHz,串联谐振频率为3.467 GHz,并联谐振频率为3.541 GHz,Q_p为1591。Q_p与未优化的FBAR相比提高了19.2%,实现了对寄生谐振的有效抑制。     

兰姆波型谐振器的制备与测试

采用磁控溅射、光刻、腐蚀、电子束蒸发等工艺,在AlN薄膜表面设计和制备了兰姆波(Lamb)型谐振器。研究了Lamb谐振器频率特性与频率-温度特性,并与传统的瑞利波(Rayleigh)型谐振器进行对比。测试结果表明,Rayleigh谐振器的谐振频率为305.15 MHz,温度灵敏度为10.74kHz/℃;而Lamb谐振器有7个谐振频率,分别为294.630MHz,398.125MHz,435.625MHz,482MHz,531.625MHz,570MHz和613.625MHz,其温度灵敏度分别为10.63kHz/℃,13.46kHz/℃,16.09kHz/℃,17.51kHz/℃,18.95kHz/℃,20.76kHz/℃和21.86kHz/℃。结果表明,兰姆波型谐振器高阶模式的温度灵敏度最高,达到21.86kHz/℃。     

微型光机电系统及其制作

微型光机电系统 (MOEMS)是将微光学、微电子和微机械系统结合发展出一种新型、宽广的应用领域 ,从早期的分立光学元件与电子电路向独立完整的光学系统发展。阐述了实现MOEMS的 2种技术手段 :光波导和微型光学平台的原理、制作工艺和关键技术 ,在此基础上概要介绍了几种典型的MOEMS系统。最后对其的发展作了展望。     

MEMS技术现状与发展前景

介绍了微电子机械系统（MEMS）技术的发展现状、加工工艺及产品市场。结合MEMS材料与加工技术,讨论了MEMS产品的封装技术及存在的问题,展望了MEMS技术的发展前景。     

太赫兹MEMS滤波器性能影响因素

在太赫兹微电子机械系统(MEMS)滤波器的制作中,每一步工艺造成的误差都会对滤波器的性能造成影响,使滤波器达不到设计要求.为能够制作出满足指标的滤波器,对影响滤波器性能的尺寸、参数进行分析,且对这些参数进行仿真找到影响的规律;结合参数仿真与滤波器的测量进行整体分析,提出有效的解决方案,提高了太赫兹 MEMS滤波器的成品率和性能参数.     

无线通信领域MEMS器件的研究进展

无线通信技术的发展对系统小型化提出了要求,用IC技术制造的电路无源器件的性能无法满足要求,利用MEMS技术不仅能将器件小型化,与,电路集成实现单片化,并且器件性能也能达到要求。近年来,用MEMS技术制作电容、电感、开关以及谐振器等无源器件成为MEMS的又一个新的研究领域。文章简单介绍了无线通信领域MEMS器件的研究进展。     

Study on Energy Stored in Thin Layers of MEMS Ultrasonic Resonance Separator

The particles suspending in liquid suffer acoustical radiation force from ultrasonic field. The force may cause particles movement and has special advantage to separate particles from liquid in Micro Electro Mechanical Systems （MEMS）. It is important to improve the energy stored in liquid layer so as to increase separation ability for decreasing drive demand in MEMS. Resonance may hugely increase the magnitude and generally be employed in micro separator. The summits of admittance spectrum show the resonance frequencies. It may come from resonance in one layer or multi layers in micro separator. This paper studies the difference of energy stored in layers at each rein frequency. It provides the way to select the most effect separation frequency other than admittance spectrum.     

MEMS加速度计微敏感结构的伽马辐照退化效应

抗辐射的微机电系统(MEMS)加速度计在航天飞行器和核工业中有着广泛应用。当前的研究主要集中在MEMS测控电路的抗辐射加固技术上,对MEMS微敏感结构的辐照退化机理还缺乏深入的认识。由于MEMS微敏感结构和测试电路必须工作在一起,目前研究的难点在于如何准确地辨别出MEMS敏感结构在整表中所贡献的辐照退化量占比,并基于微纳测量的方法辨析出其辐照退化机理。针对该问题,本文首先开发出了一种针对MEMS器件分部件的辐照退化测量技术,成功提取出MEMS敏感结构所产生的辐照退化量;然后采用专门制备的对照MEMS芯片和电学测试的方法来对其退化机理进行研究。测量结果发现：MEMS敏感结构的辐照退化并不来自于寄生电容层的充电效应或各类电阻参数变化效应,而主要来自于界面薄氧化层的充电效应。这些界面层俘获的电荷会对MEMS可动质量块产生一个附加的静电力从而导致MEMS加速度计的输出漂移。综上,本文基于微纳测量的手段明确推断出了MEMS敏感结构在电离辐照条件下的退化机理,为后续的MEMS器件抗辐射加固改进提供了重要的技术方向指导。     

MOS工艺下叉指夹心集成电容的结构及其模拟分析

针对较大电容难以集成的实际,提出叉指夹心集成电容结构,采用横向电通量增加电容策略,在顶层上布铝导线呈平铺叉指夹心结构,涂盖Si3N4为介质,通过选择考虑边缘效应的模型进行仿真模拟,观测这种结构下两种连接方式电容的大小,得到了一定叉指电极长度的电容值可达到约15.3 pF.     

MEMS永磁振动发电机的设计、制作和测试

提出了一种基于微电子机械系统技术的微型永磁振动发电机。该发电机能够采集自然界中存在的机械振动能并转换成电能。它主要包括1个固定的双层铜线圈和1个由永磁体和硅基平面弹簧构成的拾振系统。采用体硅微加工和微电镀技术制作硅基平面弹簧和微线圈。组装成功的样机A和样机B的区别在于线圈的尺寸不同。样机B中线圈面积为样机A中线圈面积的28%。测试表明,样机A和B的固有频率分别为222 Hz和247 Hz。在加速度为1 g的振动激励下,样机A在共振状态下产生的最大感应电压和最大负载功率分别为51 mV和5.89μW。但是,在相同的振动激励下,样机B产生的最大感应电压和最大负载功率分别为62 mV和6.4μW,相对于样机A,分别提高了21.6%和8.7%。文中最后对线圈尺寸不同引起的输出性能不同给予了解释。     

太赫兹硅基微环谐振器的设计与分析

设计了一个工作频率在太赫兹大气传输第一窗口的硅基波导型微环谐振器。利用传输矩阵法和耦合模理论计算微环谐振器的传输函数,并对波导耦合系数进行分析,获得微环谐振器的临界耦合条件。采用时域有限差分法分析微环谐振器的性能参数,并与串联双环谐振器性能参数相比较。结果表明：单环谐振器的自由谱宽范围为27 GHz,插入损耗为0.3 dB。单环与双环谐振器的响应谱线形状因子分别为0.16和0.52,即串联双环谐振器使谐振谱线顶端更平坦,滚降度增高。Abstract：关键词：     

高精度环形谐振腔的结构设计及优化

环形谐振器作为谐振式光学陀螺的核心敏感部件,其精细度的大小直接影响光纤陀螺的灵敏度,所以研究光纤环形谐振器的特性及其精细度是优化陀螺设计和制造及提高性能的关键.通过对比分析不同耦合器结构的耦合原理,系统分析了在一定激光器线宽的基础上,谐振式光学陀螺系统灵敏度和谐振腔光路中各参数的间的关系及耦合器耦合系数与各损耗参数间的关系.设计优化R-MOG系统的主要参数.最终在同时考虑到谐振腔的高精细度和高Q值得前提下,得到当腔长尺寸为21.4 cm时,精细度达170,Q值为3.34107,此时,灵敏度为0.48 ()/h,并且,通过建立一个R-MOG闭环实验系统,对系统双路转动的闭环响应进行了测试,这为陀螺系统的构建提供了理论和实验基础.