一种硅微多传感器集成研究

为满足小体积、多参数测量的要求,利用(100)晶面的各向异性压阻特性与MEMS加工工艺特性,在单芯片上集成制作了三轴加速度、绝对压力以及温度等硅微传感器,在结构和检测电路设计上最大限度地减小各传感器之间的相互干扰影响。三轴加速度、绝对压力传感器利用压阻效应导致的电阻变化测量外界加速度和压力变化量,温度传感器利用掺杂单晶硅电阻率随温度变化的原理来测量外界温度。集成传感器具有较好的工艺兼容性,加速度、压力传感器的压敏电阻和温度传感器的测温电阻采用硼离子掺杂制作,加速度和压力传感器设计成工艺兼容的体硅结构。研制的集成传感器芯片尺寸为4mm×6mm×0.9mm。给出了集成传感器的性能测试结果。     

栅格型点云数据的自由曲面建模技术研究

通过研究激光线扫描测量原理以及测量数据类型，提出一种有效的数据点平滑处理技术和复杂曲面建模方法．该方法包括三个步骤：首先对测量点数据平滑处理；然后进行特征线提取，并以特征线为基础对曲面进行分割；最后，在每块测量点数据上进行以NURBS为基础的曲面构造，并将各曲面进行拼接、裁剪，形成完整的曲面。     

脉冲多普勒雷达注入式实时杂波模拟方法研究

该文阐述了用于脉冲多普勒雷达半实物仿真的实时杂波功率谱计算、产生和调制的过程，明确了各个步骤的特殊性，提出了解决方案。并给出了仿真和实测结果。     

微机械力学性能测试仪

微机械力学性能对微机械的设计、加工等具有重要作用，积累和完善微机械力学性能库已经成为进行微机械研究的重要基础课题。本文根据微力微位移方法进行微构件力学性能测试的要求，研制了微机械力学性能测试仪。论文着重论述了微机械、仪器总体设计方法、各部分方案，并给出了测试结果。     

纳米测量及纳米样板

介绍了纳米测量系统的组成以及纳米样板的研究现状．提出了两种制备纳米结构样板的方法：Si基底上的原子力显微镜(AFM)探针诱导阳极氧化工艺和Au膜上的AFM探针机械划刻工艺．最后对Si基底上制备的纳米结构样板进行了精度分析．     

高端光学元件超精密加工技术与装备发展研究

高端光学元件是决定高端装备性能水平的核心零件，研究高端光学元件超精密加工技术与装备发展，对于实施制造强国战略、满足高端装备产业需求具有积极意义。本文剖析了光学元件超精密加工方法与装备、高性能基础部件、超精密光学加工中的测量方法与装备等的发展情况，凝练了精度与尺寸极端化、形状与性能一体化、加工工艺复合化、加工与检测一体化、装备与工艺智能化等发展趋势。通过广泛的行业调研和研讨，从需求、目标、产品、关键技术、应用示范、支撑保障等方面着手，形成了面向2035年我国高端光学元件超精密制造技术路线图。针对性提出了优化创新体系设置、组织优势资源成立技术联盟，加大资源保障力度、布局基础研究和技术攻关计划，加强人才培育、构建梯队并扩大队伍规模，筑牢产业发展基础、培育龙头企业和专精特新“小巨人”企业等发展建议，以期促进高端光学元件加工产业提升与高质量发展。     

基于MEMS的光开关研发与产业化问题

针对MEMS光开关的相关技术问题，就国内外基于MEMS光开关的研发及其产业化概况以及我国与国外在该领域中存在的差距进行了阐述和分析。给出了加快我国基于MEMS光开关研发与产业化的几点建议。     

层合薄膜电容式微加工超声换能器(CMUTs)谐振频率分析

电容式微加工超声换能器（Capacitive micromachined ultrasonic transducers,CMUTs）在3D超声成像、水下超声等领域具有重要应用价值。谐振频率决定着超声成像的分辨率,是CMUTs结构设计的重要参数之一。针对具有多层圆形薄膜的CMUTs结构,提出其薄膜结构和材料参数以及有效电极距离的等效方法,建立在直流偏置电压和交流电压共同作用下多层圆形薄膜的振动方程,并分别采用伽辽金法和能量等效法进行求解,获得多层薄膜CMUTs在偏置电压作用下的两类谐振频率解析式。基于有限元模型,利用数值解来验证谐振频率解析式的正确性,并开展参数化研究。结果显示,基于能量等效法的谐振频率解析式比基于伽辽金法的谐振频率解析式具有更高分析精度,适用于薄膜直径/厚度比在20~100范围内、空腔高度/薄膜厚度比不大于1的多层薄膜CMUTs的谐振频率分析;在从0 V到接近于塌陷电压的几乎整个偏置电压变化内,解析解与有限元仿真结果的相对误差小于5%。此外,利用所加工的具有三层薄膜的CMUTs芯片对谐振频率解析式进行试验验证,结果显示在不同偏置电压下谐振频率的试验测试值与理论分析值基本一致。因此,所提谐振频率的理论分析方法可广泛应用于多层薄膜CMUTs结构的设计与优化。     

采用HRTEM对石墨烯材料单层厚度测量的研究

将石墨烯材料薄膜制成可以通过高分辨透射电子显微镜(HRTEM) 观察的横截面样,在室温20 ℃,变换放大倍数,通过HRTEM自带的测量软件得到的单次测量值为0.411 nm,同时可以看到石墨烯材料形貌较清晰,其剖面结构并不是理想的笔直直线。通过局部剪切图和增大间隙图,提取石墨烯材料单层的边缘数据。通过直方图法获得其单层厚度的测量值,厚度均值为0.390 nm,厚度重复性测量不确定度为0.042 nm。在置信水平为95%的条件下,计算得到石墨烯材料的单层厚度为(0.390±0.086) nm。相对石墨烯厚度的公称值,石墨烯材料的单层厚度偏大,分析认为石墨烯材料层与层之间紧密连接度不够,造成单层厚度与石墨烯厚度存在差异。     

MMI微压印模板的设计与研究

微纳米压印技术作为代替传统光刻的一种新兴技术,有着重要的应用潜力。近年来在直接加工微器件如微流体、微生物器件,特别是在微平面光学器件方面得到了较快的发展。采用微压印法直接加工聚合物微平面光学器件是一个具有实用价值和研究价值的课题。该文首先讨论并选取了聚甲基丙稀酸甲酯(PMMA),研究了聚合物多模干涉(MMI)耦合器器件的微压印模板的设计和加工,讨论了压印模板材料的影响。根据典型基于MMI聚合物分光器件模板的设计实例,由聚合物的光学性能和分光要求,设计出模板的几何尺寸,通过微细加工工艺加工出模板,并给出了初步的热压印实验结果。