微尺度热科学及其在MEMS中的应用

主要介绍了微尺度热科学最新研究成果及其在MEMS中的应用。微电子机械系统（MEMS）的高速发展为微尺度物理现象及其内在机理的研究提供了机遇和挑战。微尺度热科学是微尺度物理学的一个重要分支，包括微尺度传热学、 微尺度动力学和微尺度热测量学等。一般来说，微尺度热现象的尺度效应可以归结为热流密度大和热惯性小这两个特点，在MEMS器件中有广泛的应用。尽管近年来微尺度热科学取得了快速的发展，但仍处于不断发展的阶段，完整的理论体系还没有建立；微尺度下成熟的实验方法还在摸索中，实验数据处在原始积累阶段；大规模计算条件的实现和分子水平的数值模拟方法的解决提供了另一条途径。     

微电子机械系统的力学特性与尺度效应

针对微电子机械系统（MEMS）材料的力学特性,工艺过程对力学特性的影响以及微执行器、微机器人的尺度效应等力学问题进行了研究。从力学角度提出了硅和常用的薄膜材料作为MEMS结构材料时应遵循的设计和加工原则,并系统地分析、归纳了静电、电磁、压电、形状记忆合金等各种微执行器的尺度效应特征。通过对机器蚂蚁、微型飞机、微型机器鱼等微机器人在微尺度下的动力学特性分析,得到微机器人在尺寸越小时越容易被驱动的结论,为设计和制作微机器人等复杂微系统提供了理论依据。     

MEMS中薄膜热物性测试方法研究

介绍关于薄膜热物性的测试方法，分析了各种方法的适用条件，并对一些方法所得的薄膜热物性作了汇总比较，旨在促进MEMS中薄膜热物性测试工作的进一步发展。     

微电子机械系统及其应用

本文介绍了微电子机械系统及其技术的一般含义,并对微电子机械系统的典型结构作了详细阐述,最后对其应用前景进行了简单分析。     

微电子机械系统装配的新方法

介绍了微米、纳米级微型元件的装配方法及装配工具，提供了一种新颖的微型元件在室温下互连的新技术。     

微尺度流动特性

通过微推进器小型化的具体问题说明微型化不是简单的尺寸缩小。微尺度流动所基于的物理因素与宏观流动不同,体现在流动涉及的表面积与体积之比增强、梯度参数效应及界面力效应等。物理因素作用的改变或新的因素参与,使微尺度流动呈现新的特点,这为设计芯片和传感器中的流动提供了新的思路,正如文中介绍的增强层流混合方法。微尺度效应在流体力学理论方面也会有所体现,包括对基本方程、边界条件的修正。然而对流动现象的深入认识则是理论发展的关键。文中简单介绍了作者的研究组在微尺度液体流动实验方面的研究结果。     

微电子机械系统的制造及其应用

微电子机械系统的制造及其应用武汉工业大学机电学院刘青微电子机械系统是指从微米（ｍｉｃｒｏｎｍｅｔｅｒ，１０－６ｍ）到毫米（ｍｉｌｉｍｅｔｅｒ，１０－３ｍ）量级大小的装置，这种装置既可以制造成离散的单个零件，也可以以较大规模的阵列方式制造。其制造过程在...     

微电子与微电子机械系统（MEMS）中的现代光学测试技术

介绍了微电子和微电子机械系统（MEMS）中几种常用的变形和形貌测量方法以及相关的测量设备。其中相移云纹干涉技术用于微电子器件的面内位移测量,灵敏度可达到纳米量级。显微栅线投影技术用于MEMS的离面变形和形貌测量,灵敏度可达0．1微米。     

机电一体化技术的杰出成就：微电子机械系统

阐述了微电子机械系统的定义、内容、特点、发展现状、应用前景及其对国民经济、科学技术、国防和人民生活所具有的重要意义；介绍了目前国际上在该领域的成就和未来的发展趋势。     

微电子机械系统的制作技术

简要介绍了微电子机械系统制作的主要技术：体微机械加工技术、表面微机械加工技术、键合技术和微模制成型技术。     

微电子机械系统中的残余应力问题

残余应力一直是微系统技术（MST）发展中一个令人关注的问题,它影响着MEMS器件设计、加工和封装的全过程。文中考虑薄膜中残余应力的起源,介绍测量残余应力的主要方法,并就计算薄膜中残余应力的Stoney公式及其推广形式作了详细的讨论,针对微尺度下残余应力对MEMS结构力学行为的影响,例如屈曲和粘附等进行了初步的分析。     

材料磨损与微电子机械系统中的磨损现象

磨损是材料和机械失效的主要原因之一。本文介绍了近年来材料磨损性能材料的进展,磨损的几种破坏机制以及相应的磨损理论模型,并介绍了MEMS中磨损研究的现状。     

微电子机械系统的几个力学问题

讨论微电子机械系统（MEMS）的三个力学问题：（1）微系统界面区域的力学性质。（2）薄膜－基底结构界面的裂纹扩展。（3）微机械的弹塑性－粘着接触力学。文中在阐述了研究现状后,简要地报导了作者及其合作者对上述三个问题的研究结果。     

多晶硅微电子机械构件材料强度尺寸效应研究

为了解构件尺寸的微型化给材料的强度带来的影响 ,利用纳米硬度计通过微悬臂梁的弯曲试验法来测量多晶硅微构件弯曲强度 ,利用电磁驱动微拉伸装置测试了抗拉强度。试验研究表明 ,多晶硅微构件的弯曲强度和抗拉强度表现出随构件尺寸的减小而增加的尺寸效应。统计分析表明 ,多晶硅微构件的平均弯曲强度为 ( 2 .885± 0 .40 8)GPa ,其平均抗拉强度为 ( 1.36± 0 .14 )GPa。研究结果为微机械构件的可靠性设计提供依据     

栅结构微机械陀螺运动特性的研究

对一种新型微机振动陀螺原型的运动特性进行了理论分析。采用差分电容信号调制解调方法测量了微机械陀螺驱动和检测模态的幅频特性。理论计算和实验结果表明,在大气状态下,该微机械陀螺驱动模态和检测模态的品质因子具有相近数值,在100左右。测量了驱动模态民激励驱动下,微机械陀螺检测模态的幅频特性,实验结果表明,在无角速度输入的情况下,微机械陀螺在驱动模态和检测模态的谐振模态的谐振频率处发生谐振。     

C60自组装单分子膜的制备及其磨擦特性

利用胺基与C60分子的加成反应,在3-胺基丙基-三乙氧基硅烷(APS)的自组装单分子膜(SAMs)表面上成功的制备了与基底化学键结合的C60-SAMs.其表面水接触角约为76°,膜厚约为1.15 nm,AFM形貌像显示其表面光滑、均匀,基本不含缺陷.摩擦学结果表明,APS自组装单分子膜由于其分子链短,膜的有序性差,表面颗粒聚集物及"针孔"等缺陷多,而不具有润滑作用.当在其上形成C60单分子层膜后,表现出优异的摩擦学性能,摩擦系数约为0.09～0.13,在给定实验条件下抗磨损寿命大于10 000次,有望作为微型机械的边界润滑材料使用.     

桌面式微型工厂原型系统建模研究

借鉴虚拟制造的建模方法,开展了针对以准分子激光直写刻蚀加工为主要加工手段,以微集成机构为产品对象的桌面式微型工厂建模研究,规划了桌面式微型工厂的框架,确定了系统的结构组成,讨论了组成模块的功能、实现方式及不同模块间的联系与集成关系等。     

加速松弛法及其在静电—力耦合问题仿真分析中的应用

基于有限元和边界元耦合法 ,建立了一种新的求解微电子机械系统 (MEMS)中多能量场耦合问题的数值方法———加速松弛法。这种方法能有效地避免使用牛顿法时求解Jacobi方程的困难。算例表明 ,加速松弛法具有收敛速度快、稳定性好等特点。     

热障涂层平头压痕蠕变研究

研究典型热障涂层(thermal barrier coating,TBC)系统在圆柱形平头压痕下的蠕变响应。考虑刚性压头、弹性压头和弹性磨损压头作用下,压头压痕深度随时间的变化规律和压头前方的Mises应力分布,分析压头尺寸和外载荷变化对压痕深度和Mises应力分布的影响．可以得出结论,平头压痕下TBC系统的蠕变在较短时间内即达到稳态,压痕深度随外载荷和压头半径的增大而增大;在相同载荷和压头半径下,压痕深度的影响表现为弹性磨损心头大于弹性压头,弹性压头大于刚性压头;对于弹性磨损压头,在相同载荷和压头半径下,压痕深度随磨损圆角半径的增大而增大。