超磁致伸缩薄膜微机械变形镜驱动器的研究

分析了微机械变形镜MEMS驱动器的种类及其特点,并在磁致伸缩薄膜具有低磁场下的大形变、低功耗、高响应速度等特性基础上,提出了超磁致伸缩薄膜MEMS驱动器的原理.由于TbFe磁致伸缩薄膜在外加磁场作用下,微桥将在水平方向上产生伸长变形,从而引起微桥在垂直方向上发生位移.根据这一原理,设计了一种用于微机械变形镜MEMS驱动器的超磁致伸缩薄膜驱动结构,同时提出制作磁致伸缩薄膜连续式微机械变形镜的工艺流程.     

短脉冲电流作用下铜微桥箔的电热分析

等离子体换能起爆技术是一种具有高安全性和高可靠性的先进起爆技术,微桥箔是高能等离子体换能元的重要组成部分。本研究采用有限元方法对短脉冲电流作用下铜微桥的电热过程进行了模拟,模拟结果表明在桥区的四个拐点处升温速率最高,热量从这四个区域向整个桥区扩散; 在同一脉冲刺激下,桥区尺寸越小,达到融化温度所需时间越短。当输入脉冲电流周期不变时,随着充电电压的降低,桥区中心处温度达到融化温度所需的时间逐渐增加,当电压降低至一定值后(临界电压),桥区将不能完全融化; 在临界电压附近,达到融化温度所需的时间随电压变化的趋势越明显。     

测辐射热计的氧化钒薄膜成技术研究和微桥结构研制

介绍了研制中的测辐射热计的工作原理,器件结构的几何形状和研制状况,叙述了测辐射热计材料的特征及制备技术。     

共用桥腿式高性能非制冷红外焦平面探测器研究

研制出一种新型微桥结构的氧化钒非制冷红外焦平面探测器。该微桥结构采用列相邻像素共用桥腿的方式,极大地增加了桥腿长度,减小热导,能有效提高像元响应率并降低噪声等效温差（NETD）。同时该微桥结构采用双层工艺,增加桥面及氧化钒面积,提升填充率,进一步提升探测器性能。探测器器件阵列采用384×288,像素为12 μm,读出电路采用逐行积分、逐列输出模式,封装方式采用高可靠性的金属真空封装。测试结果表明,探测器的NETD不大于15 mK,响应率大于44 mV/K。其性能指标可以满足民用、军用等领域的应用需求。     

微桥结构Ni膜杨氏模量和残余应力研究

采用MEMS(MicroelectromechanicalSystems)技术研制了镍(Ni)膜微桥结构试样,应用陶瓷压条为承力单元,与纳米压痕仪XP系统的Berkovich三棱锥压头相结合,解决了较宽Ni膜微桥加载问题。测量了微桥载荷与位移的关系,并结合微桥力学理论模型得到了Ni膜微桥的杨氏模量及残余应力,其值分别为190.5GPa和146MPa,与应用纳米压痕仪直接测得的带有Si基底的Ni膜杨氏模量186.8±7.34GPa相吻合。     

基于MEMS超声换能器微桥结构优化

针对传统的超声换能器在低频领域内存在频率较低的问题,设计了一种新型超声换能器微桥理论模型,并对该模型的力学行为进行分析研究.应用Comsol 5.4,对基于反铁电厚膜相变致应变效应的硅基微桥结构进行了实体建模、模态分析及静电分析.通过正交设计优化方法得出了硅基微桥构件小应力大频率的合理结构尺寸,为后续的加工提供重要依据.结果 表明,该模型在800 μm (L)× 100 μm (W)时,其应力为0.352 GPa,谐振频率为1155.19 kHz,因而在较小尺寸下保持更好性能的表现优于传统的超声换能器.     

微测辐射热计器件工艺开发和特性评估

依托半导体生产线开发了基于MEMS微桥结构的微测辐射热计(micro-bolometer)器件,其中,使用化学气相沉积(CVD)技术开发了非晶硅(α-Si)薄膜工艺,并将其用作微测辐射热计器件的敏感层材料,该材料在1 000?厚度下的膜厚均匀性可以控制在2%以内(1-sigma,within wafer),电阻均匀性可以控制在2%以内(1-sigma,within wafer),其室温下的电阻温度系数(TCR)可以达到-2.5%左右;采用先刻沟槽工艺技术开发了MEMS微桥结构的接触模块,以无支撑柱结构实现了其支撑和电连接结构;使用Ti/TiN薄金属薄膜作为电极层,并利用电极层图形实现该敏感层电阻器件的电连接和图形定义;开发了高性能敏感层电阻工艺技术,实现了对敏感层材料工艺损失和电极层侧面腐蚀的良好工艺控制。在完成微测辐射热计器件工艺开发后,对其进行了器件级测试和评估,结果表明：该器件室温电阻值在250 kΩ左右,且具有优异的欧姆接触特性;室温下器件级TCR在-2%左右,略低于非晶硅薄膜材料TCR的测试值;同时,对该器件进行的升温和降温测试结果表明,文中开发的敏感层材料没有滞回效应。最后...     

一种用于RF MEMS移相器及开关可变电容的复合微桥膜结构

提出了一种基于微机械工艺的新型复合微桥膜结构 ,由低应力SiN/SiO2 (0 .5 μm/5 0nm )及Cr/Au(30nm/1μm)构成。相应的工艺流程较为简单。对影响其特性的因素进行了理论分析 ,并提出了 3种桥膜的平面结构 ;利用静电 /力耦合有限元法分析了各种结构的静电驱动特性以及各阶模态 ,结果得到了令人满意的驱动和机械性能 ;通过有限元高频仿真软件对桥膜结构与共面波导形成的可调电容结构进行了分析 ,结果表明其具有良好的射频 /微波性能。该桥膜结构适用于RFMEMS开关、移相器及开关式可调电容和滤波器等