非制冷红外微测辐射热计有限元模型的构建

根据微加工条件能够制造的单层和双层结构的非制冷红外微测辐射热计的尺寸,进行了有限元建模与分析,寻找出在可接受的性能与成本之间折衷的设计方案,指出气体热导是影响探测单元热导的一个主要因素,并对其进行了理论分析,给出减小气体热导的方法及这些方法在双层及单层结构中应用的可行性。     

非制冷焦平面探测器牺牲层制备工艺研究

研究了牺牲层制备的工艺过程.通过对牺牲层材料选择、牺牲层图形化及牺牲层固化等工艺技术的研究,获得了图形质量较好的牺牲层样品.建立了优化的牺牲层制备工艺制度,为探测器的后续研究奠定了基础.     

一种两级微桥结构快速测温微型传感器的研制

设计了一种新型薄膜热电阻温度传感器.传感器感温结构由基片（Si）/绝缘层（SiO₂）/感温部（Pt）组成,Pt薄膜片以悬空的微桥连接方式搭接在SiO₂片上,SiO₂片也以同样的方式搭接在Si片上,以此构成两级微桥机构.较之传统温度传感器,该感温部件采用悬空布置结构可使测温过程中的热损失大为减少,并能保证温度传感器热响应的线性度和可靠性. 通过ANSYS有限元软件仿真Pt薄膜片在不同厚度SiO₂片下的温度分布情况. 当SiO₂片厚度为2μm,该传感器热响应时间常数达到最小的10ms,与SiO₂片厚度为5μm 和10μm相比其时间常数减小了50%以上. 研究结果表明:在温度测量过程中,SiO₂片厚度对感温的Pt薄膜片热损失影响很大,在设计中应尽可能减小SiO₂片厚度.     

非制冷红外焦平面微桥形变的主要原因及其控制

微桥是微测辐射热计阵列像元的重要部分,经微细加工工艺制成的微桥结构常常发生弯曲变形,从而严重影响器件性能。利用有限元分析方法研究了造成微桥变形的原因。结果表明,重力导致的微桥形变值仅为1.44×10-5μm,而薄膜的本征应力导致的形变值却高达2.108μm,与实际观测值相当。因此,本征应力是造成微桥变形的主要原因。此外,还研究了本征应力梯度导致的形变,并提出了采用在电极的表面再沉积一层SiNx薄膜的方法,使桥腿的形变值由0.587μm明显地减小到0.271μm,有效地控制了本征应力梯度导致的桥腿变形。     

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(0.5μm／50nm)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RF MEMS开关、移相器及开关式可调电容和滤波器等。     

带真空封装结构的红外探测器

本发明提供一种红外探测器,它包括一个列阵,列阵中的每个像元都有一个微桥结构。在上述微桥结构中有一片与衬底隔开的膜片,它是由一种横梁结构支撑的．每个像元还有一个真空封装结构,该真空封装结构内有一层窗口薄膜,这是用来封闭由于去除膜片中的第一和第二层牺牲薄膜而形成的第一和第二个真空容积的。     

氮化硅支撑层薄膜的PECVD法制备及性能研究

采用等离子体增强化学气相沉积法(PECVD),在二氧化硅衬底(SiO2/Si(100))上成功制备了用于非致冷红外焦平面阵列微桥结构支撑层的氮化硅薄膜.采用X射线衍射(XRD)、傅里叶变换红外光谱(FTIR)及原子力显微镜(AFM)研究了薄膜的微观结构和表面形貌;分别采用台阶仪、薄膜应力分布测试仪和快速退火炉等手段测试了薄膜的厚度均匀性,应力大小和耐温性能等参数.结果表明,制备氮化硅薄膜为非晶态,含有少量的氢,主要表现为Si-N键合;薄膜表面平整、致密,厚度不均匀性小于5%,具有107Pa的较低压应力,耐温性能较好.     

基于原子力显微镜的微桥机械特性测量

研究了基于原子力显微镜(AFM)的微桥机械特性的测量方法。通过微机电系统(MEMS)技术制备了可用静电力驱动进行机械振动的金属微桥。利用一套改进的商用AFM实验装置对测量方法进行了优化,并对微桥的共振频率进行了测量,所得实验结果与理论估算和仿真计算的结果基本一致。基于AFM的微桥机械特性的测量具有精度高和容易实现的特点,可作为测量平台扩展用于薄膜材料或微量液体的内耗、粘弹等性质的表征。     

微桥等离子体显示板

推荐一种带有微桥结构的新型等离子体显示板，并对其特性进行了测量。这种新型微桥等离子体显示器的工作气压高达５×１０＾４－９×１０＾４Ｐａ而其阴极和阳极间隙很小，只有２０－３０μｍ。这种结构的阴极上开有槽孔，以减少电流，最终目的是取消ＤＣ ＰＤＰ中的单元内电阻结构。     

微桥结构镍膜的弹性模量和残余应力研究

采用MEMS(MicroelectromechanicalSystems)技术研制了宽度在微米尺度的镍(Ni)膜微桥结构试样。采用纳米压痕仪(Nanoindenter)XP系统的楔形压头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膜的弹性模量及残余应力,分别为190GPa和87MPa。与采用纳米压痕仪直接测得的带有硅(Si)基底的Ni膜弹性模量(186.8±7.5)GPa相符合。