基于原子力显微镜的悬臂梁微尖端器件应用新进展

在分析原子力显微镜工作原理的基础上,详细介绍了各种基于原子力显微镜的悬臂梁微尖端器件的应用进展,并展望了悬臂梁微尖端器件的发展前景。     

微悬臂梁在化学及生物传感器中的应用进展

微悬臂梁结构传感器以其低成本、小体积、高性能在当今传感器研完中愈来愈受到重视。文章概述了以微悬臂梁为主要结构的传感器在化学及生物探测中的应用进展，介绍了几种可能用于化学和生物探测的高性能微悬臂梁传感器。     

微悬臂梁谐振技术检测溶液粘度的研究

提出了一种测量溶液粘度的微悬臂梁谐振技术。推导了溶液粘度与微悬臂梁的谐振频率的理论关系式，并利用原子力显微镜的微悬臂梁测量了不同质量分数的甘油溶液和蔗糖溶液的粘度。与落球法测量结果的比较表明，利用微悬臂梁谐振频率技术测量液体粘度的误差小于4％。这种方法不仅可以作为液体粘度的一般性测量方法，也可以通过检测溶液粘度变化来监测溶液中的化学反应。     

悬臂梁式硅微加速度传感器的设计仿真

文章利用ANSYS软件对悬臂梁式硅微加速度传感器敏感芯片进行了设计仿真，给出了一种能满足，量程50g，精度10^-3要求的硅微加速度传感器的结构，并对加工时可能引入的工艺误差所带来的影响进行了讨论。     

多晶硅微悬臂梁断裂的可靠性预测模型

分析了多晶硅微悬臂梁断裂失效机理,利用威布尔分布理论建立了多晶硅微悬臂梁在轴向拉抻和垂直两种受力方式下的断裂可靠性预测模型,模型考虑了由于实际加工工艺所带来的残余应力因素,模型所得的预测曲线与实验数据比较吻合。     

液体中基于动态微悬臂梁的质量检测技术

当利用微悬臂梁动态模式的基频谐振在液体环境检测微弱被测量时,液体中的流体动力阻尼导致检测灵敏度降低。针对此问题,提出了利用微悬臂梁的高次谐振进行质量检测的方法。对于相同的被测量质量变化,微悬臂梁的谐振次数越高,其频率偏移越大,从而达到比基频检测法更高的分辨力。以表面修饰三乙基氢硫基十二基铵层(敏感层)的微悬臂梁为传感元件,以CrO42-为被测物,在原子力显微镜上检测了敏感层吸附CrO42-前后,微悬臂梁的5~8次谐波频率的变化情况。结果显示,该质量检测法能检测出约0.82 ng的质量增量。     

热振动法标定微悬臂梁法向弹性系数

微机械加工制造的微悬臂梁(探针)作为原子力显微镜中的核心组件,已经成为微米纳米尺度下科学研究的重要工具.能否准确标定微悬臂的弹性系数将影响所测力学量的最终结果.介绍了利用热噪声法标定探针的方法,分析了热振动法的原理及其修正公式.通过改进AFM系统的光路和位移检测器的前置放大电路,提高了探针法向弹性系数标定方法的精度,并设计了升温装置,对热噪声法的校正公式进行了验证,结果表明,实验与理论公式可以比较好的吻合.     

微悬臂梁传感器及其在生化领域的应用

微悬臂梁传感器以其体积小、成本低、灵敏度高等优点在生物化学领域获得了广泛的研究和初步应用。详细阐述了微悬臂梁传感器的工作原理,包括其工作模式、读出技术、设计与制造等内容,并在此基础上对微悬臂梁传感器在生物化学领域的应用作了介绍。     

AFM/STM系统中微悬臂的设计和研制

扫描隧道显微镜（ＳＴＭ）和原子力显微镜（ＡＦＭ）由于具有原子量级的分辨率,所以在表面物理、化学、生物等领域得到了越来越广泛的应用。我们研制了一个ＡＦＭ／ＳＴＭ系统,它利用隧道电流检测微悬臂的位移,既可用作ＡＦＭ,又可作为ＳＴＭ。本文介绍了这个系统的微悬臂的设计和研制。实验表明,这种微悬臂使系统可以达到纳米量级的分辨率。     

电化学扫描探针显微镜在表面微/纳米加工的应用

概述了在固/液界面微/纳米加工中经常采用的三种电化学扫描探针显微镜(EC-SPM)技术,分别讨论了电化学扫描隧道显微镜(EC-STM)、电化学原子力显微镜(EC-AFM)和扫描电化学显微镜(SECM)在应用于微/纳米加工时的基本原理和各种方法,并综合比较和分析了这三种技术的优缺点.     

微悬臂梁结构氢气传感器的制作研究

提出了一种基于微悬臂梁结构的布拉格光栅氢气传感器,阐述了该类型传感器的工作原理及制作工艺流程,并利用MEMS技术制作了传感器样品,同时在-60℃~90℃、氢气浓度为0.5%~10%范围内对该传感器样品进行了测试。结果表明,在环境温度为25℃、氢气浓度为4%的情况下,当测试时间为30 min时,反射波长改变量可达0.15 nm;在10 s的快速反应测试中,反射波长改变量可达0.003 5 nm,能够满足实际应用要求。     

微细厚铜金属互连线制作技术研究

微细厚铜金属互连线不仅具有耐大电流的能力,而且具有低的电阻值,在MEMS领域具有重要的应用。采用分布式涂胶法,通过控制各工艺参数,在PC板衬底上制备了厚的光刻胶掩模图形。利用恒流电镀法在PC板衬底上沉积出宽度为5μm,间距为5μm的厚金属铜互联线,可为厚金属互连工艺提供一定的技术支持。     

MEMS封装技术的发展及应用

封装技术在微电子机械系统(MEMS)器件中的地位和作用越来越重要。本文归纳与总结了MEMS封装的特点和发展趋势,重点对MEMS封装技术的应用进行了分析,最后给出一些有益的想法和看法。     

基于MEMS的双功能温控芯片的设计与制作

为满足微全分析系统集成化的发展要求,设计制造了一种微型温控芯片。该芯片以硅为基底,采用MEMS工艺集成了加热和温度传感双重功能。介绍了芯片的制作工艺,并对加热器和温度传感器的性能进行测试和分析,结果表明,该芯片加热响应迅速,温度传感器灵敏度高、线性度好。而且这种温控芯片体积小、结构简单,易于集成。     

MEMS技术在非制冷红外探测器中的应用

随着微探测器的广泛应用,MEMS技术因其微小、智能、可执行、可集成、工艺兼容性好、成本低等特点,被越来越多地应用于微探测器的制造工艺中,为该领域的研究提供了新途径.本文简要介绍了MEMS技术的工艺及其主要特点,并对MEMS技术在非制冷红外探测器研制方面的应用作了比较详细的阐述.     

MEMS技术用于红外器件制作

MEMS技术是一项新兴的微细加工技术，已开始在各领域有了广泛应用。它可将信息获取、处理和执行等功能集成为一体化的微电子机械系统(MEMS)或微光电子机械系统(MO-EMS)，具有微小、智能、可执行、可集成、工艺兼容性好、成本低等特点，因此也开始被红外技术领域所采用，为该领域研究提供了一条新途径。文中简要介绍了MEMS技术的主要特点和工艺，并对MEMS技术在红外器件研制方面的应用作了详细叙述。     

对称双悬臂梁结构MEMS微波功率传感器研究

为了提升电容式MEMS微波功率传感器的测量灵敏度,本文充分利用传感器的内部空间结构,提出了一种基于对称双悬臂梁结构的电容式微波功率传感器.根据对称式双梁结构的特点,建立了对称双悬臂梁结构的枢纽式机电模型.研究和分析了对称双悬臂梁结构的测量灵敏度和过载功率.实验结果表明,在悬臂梁初始间距相同的条件下,对称双梁结构的测量灵...     

电磁驱动推拉式射频MEMS开关的设计与制作

提出了一种新型电磁驱动推拉式射频MEMS开关。针对传统静电驱动单臂梁开关所需驱动电压大、恢复力不足等问题,设计了一种推拉式开关结构,降低了驱动电压(电流),提高了开关的隔离度,同时实现了单刀双掷的功能。单晶Si梁由于自身无应力,解决了悬臂梁残余应力引起的梁变形问题。通过理论计算和有限元分析,优化了开关设计尺寸,在外围永磁铁磁感应梯度dB/dz=100T/m,在线圈通入100mA电流的驱动下,单晶Si扭转梁末端可以获得约10μm的弯曲量,满足开关驱动要求。给出了开关的详细微细加工流程,对开关的传输参数进行了测试,在10GHz时隔离度为-40dB.     

基于湿法刻蚀的MEMS压印模版制作

介绍了一种基于玻璃湿法刻蚀低成本的MEMS压印模版制作工艺,工艺中以单层光刻胶作为刻蚀掩模,重点研究了改善刻蚀图形几何轮廓和提高表面质量的方法。在对钻蚀形成机理进行分析的基础上,通过对比偶联剂不同涂敷方式及不同蒸镀时间对刻蚀结果的影响,优化了硅烷偶联剂的涂敷工艺,使钻蚀率降低到0.6,图形几何形状得到改善。分析了刻蚀生成物的溶解度,采用HCl作为刻蚀液添加剂对刻蚀产生的难溶物进行分解,提高了表面质量。对刻蚀表面缺陷的形成原因进行了分析,采用厚胶层工艺消除了表面缺陷。利用该工艺制作了图形特征尺寸为100μm的MEMS压印模版,并进行了初步压印实验,得到了很高的复型精度。