4H-SiC肖特基微型同位素电池(英文)

半导体同位素电池由于其寿命长、集成性优良、环境适应性强等特点成为解决MEMS能源问题的理想手段。利用4H-SiC材料的宽禁带特性,制造了4H-SiC肖特基同位素电池。对电池的耗尽层厚度以及掺杂浓度进行了优化设计,对肖特基金属进行了选择。使用4mCi/cm2的63Ni作为同位素电池的放射源对制造的同位素电池进行了测试。测试结果表明,该同位素电池可以获得31.3nW/cm2的功率密度、0.5V的开路电压、3.13×10-8A/cm2的短路电流密度和1.3%的转换效率。将电池的输出特性和硅基的平板型、3D结构电池输出特性进行了比较,证明4H-SiC肖特基同位素电池能够获得较高的功率密度。电池的性能可通过提升势垒高度、提高工艺质量、更换同位素等方式得到提高。     

Highly configurable capacitive interface circuit for tri‐axial MEMS microaccelerometer

A highly configurable capacitive interface circuit with on‐chip calibration capability for tri‐axial microaccelerometer is presented. The capacitive interface circuit is designed to be programmable, and can reduce the output errors due to the parasitic capacitance variations and process variations. The capacitive sensing chain adopts the chopper stabilisation, and includes the front‐end charge amplifier with three 10‐bit programmable capacitor arrays, 9‐bit digital‐to‐analogue converter and 10‐bit programmable gain amplifier. The calibration coefficients are stored to the on‐chip erasable programmable read only memory. The outputs from the three‐channel capacitive sensing chain are converted to digital signal by the integrated 14‐bit algorithmic analogue‐to‐digital converter. After calibrating the 48 samples, all the samples meet the desired specification range. Before the calibration, the errors of the average values of the output offset and gain were +47.1% and ?85.9%, respectively. After the calibration, however, the errors of the average values of the output offset and gain are reduced to be 0.3% and 0.5%, respectively. The resolutions for x/y‐axis and z‐axis are measured to be 326 and 728?µg, respectively.     

基于故障物理的MEMS可靠性研究

简要介绍了基于故障物理的MEMS(Micro-Electro-Mechanical Systems,微电子机械系统)可靠性研究方法和技术路线。以电容式RF MEMS开关为例,介绍了基于故障物理的MEMS可靠性研究方法的主要步骤,包括:采用多物理场3D有限元模型研究MEMS器件的行为,应用MEMS器件的行为模型和失效物理试验技术研究其失效机理,引入优值建立了通用的MEMS器件失效预测模型。     

曲折状CoFeSiB三明治薄膜及其巨磁阻抗效应

利用射频磁控溅射技术及MEMS技术,制备了曲折状三明治结构的CoFeSiB/Cu/CoFeSiB多层膜,在l～40 MHz频率下,研究了多层膜的纵向和横向巨磁阻抗效应以及相应的电阻、电抗变化率。结果表明:曲折状三明治结构多层膜的巨磁阻抗效应,比单层膜有较大的提高,纵向和横向最大GMI效应分别为12.2%和–18.6%。     

用于MEMS器件的硅材料塞贝克系数测试结构

综述了微观尺度下利用MEMS结构测量硅材料塞贝克系数的已有工作。这些测试结构主要由电加热、电压测量和温度测量三部分构成,通过测量塞贝克电压和与之相对应的温度,从而获知塞贝克系数。加式测试结构的工艺大多与CMOS工艺兼容。指出这些方法原理简单、测量直接,但必须要求真空环境,尚无法满足普通大气环境下在线测试的要求。     

面向MEMS封装的微钎料球键合技术

微钎料球键合技术是一种成本低、适应性强,可靠性好的键合技术,容易与现有的IC自动化设备集成。微钎料球键合技术结合倒扣封装可以实现低成本、高密度以及高可靠性的MEMS封装;而且具有自对准或者自组装的功能,在MEMS封装中获得了广泛的应用。准确地预测微钎料球键合对于MEMS自组装的影响依赖于动态模型的发展。微钎料球键合技术的出现推动了标准化的MEMS封装工艺的进程。     

一种微型Pt温度传感器及其读出电路的研究

基于电阻温度系数(TCR)原理及微机电系统技术,设计并制作了一种用于微型聚合酶链式反应(PCR)芯片的Pt温度传感器及其读出电路。利用溅射和剥离技术将厚度为100 nm的弯曲条形Pt传感器制作在硅衬底上。其长度和宽度分别为2 030μm和10μm。设计了基于四线法温度测量的读出电路,该电路主要包括一个恒流源电路和一个电压放大电路。测试结果表明,该传感器的电阻温度系数为1.48×10-3℃-1,其电阻变化随着温度的变化具有良好的线性度,当温度在27～100℃变化时,电阻范围在653.5～716.5Ω变化。在接出一个8位的模数转换器以后,整个传感器和读出电路能确保一个精度为0.2℃的温度控制,满足一般PCR测量需要。     

BioMEMS和人体植入式生物微系统

MEMS技术在医药科学技术的一个重要应用是植入人体内的生物微系统(BioMEMS)。该系统集微传感器、微驱动器、微流体系统、微光学系统及微机械元件于一体,用于体内器官的诊断、体内器官功能修复或替代,其治疗效果确切,已成为关系本世纪医学与人类健康进步的重要领域。本文介绍了近年来不同功能类别植入式BioMEMS的发展状况,说明了MEMS工艺、方法及材料在此领域的应用。     

Fabrication of micro heaters on polycrystalline 3C-SiC suspended membranes for gas sensors and their characteristics

This paper describes the design, fabrication, and characteristics of micro heaters mad on AlN (0.1 μm)/3C-SiC (1 μm) suspended membranes using surface micromachining technology. 3C-SiC and AlN thin films, which have a large energy band gap and very low lattice mismatch, were used for high-temperature environments. A Pt thin film was used as micro heaters and temperature sensor materials. The resistance of the temperature detector (RTD) and the power consumption of the micro heater were measured and calculated. The heater is designed for an operating temperature up to about 800 °C and can be operated at about 500 °C with a power of 312 mW. The thermal coefficient of the resistance (TCR) of fabricated Pt RTD’s is 3174.64 ppm/°C. The thermal distribution measured by IR thermovision is uniform across the membrane surface.     

惯性冲击对低真空封装的RF MEMS电容开关性能的影响

分析了外界惯性冲击对低真空封装的旁路电容式RF MEMS开关性能的影响.得到了近似计算外界惯性冲击引起位移的解析式.在已知最大容许插入损耗和外部惯性冲击环境条件下,MEMS开关支撑梁的最小机械刚度常数以及外部惯性冲击引起的插入损耗可以根据该式得到.通过RF MEMS电容式开关实例,表明设计低真空封装的RF MEMS电容式开关时应考虑外部环境因素.可见,RF MEMS开关用低真空封装可以减小空气阻尼、改善开关速度和执行电压的同时,开关的性能却容易受外界环境因素的影响.该研究对低真空封装的RF MEMS电容式开关的优化设计很有意义.