采用SiO2/SixNy双材料微桥测试结构测量PECVD富硅氮化硅薄膜的导热系数

In order to balance the compressive stress of a silicon dioxide film and compose a steady MEMS structure, a silicon-rich silicon nitride film with tensile stress is deposited by plasma enhanced chemical vapor deposition process. Accurately measuring the thermal conductivity of the film is highly desirable in order to design, simulate and optimize MEMS devices. In this paper, a Si02/SixNy bimaterial microbridge structure is presented to measure the thermal conductivity of the silicon-rich silicon nitride film by single steady-state measurement. The thermal conductivity is extracted as 3.25 W/（m-K）. Low thermal conductivity indicates that the silicon-rich silicon nitride film can still be utilized as thermally insulating material in thermal sensors although its thermal conductivity is slightly larger than the values reported in literature.     

微桥对 UFPA探测单元的影响

通过So1—Gel方法和半导体工艺，制备出基于Ba0.8Sr0.2TiO3(BST)薄膜的非致冷红外焦平面阵列(UFPA)探测单元。用ANSYS有限元分析软件，对探测单元进行了热分析。分析结果表明：微桥的大小可以极大的影响薄膜受到辐射后的温度以及薄膜温度的均匀性。对微桥和硅衬底上的BST薄膜进行了结构和性能上的对比。发现微桥上面的BST薄膜其介电常数有所下降，漏电流增加。而且为了得到致密无裂纹的BST薄膜，必须减少它的厚度。对所制备的UFPA探测单元进行了红外测试，得到1．6mV左右的信号输出，可以满足下一步信号处理的需要。     

MEMS技术在非制冷热红外探测器中的应用

微机电系统(MEMS)技术是以实现机电一体化为目标的一项新兴技术,它在红外器件制作中的引入为非制冷红外探测器的实用化开辟了新的途径。目前,应用MEMS技术制作的主要有微测辐射热计微桥结构和微悬臂红外探测器双层悬臂结构2种。对它们各自的工作原理、组成结构、MEMS工艺实现以及发展方向作了较为详细的阐述。     

微测辐射热计微桥结构性能分析

微测辐射热计的设计难点是起支撑作用的微桥结构的设计.重点研究了现在流行的几种微桥结构,对其性能参数进行分析比较,提出了多层结构的优点.并使用有限元分析软件对不同微桥进行结构分析,以比较其稳固性.     

激光微刻蚀柔性红外热敏悬浮微桥研究

本文研究使用激光微刻蚀方法制作红外热敏悬浮微桥的新工艺.用激光微刻蚀法制作了铂/聚酰亚胺热敏悬浮微桥,对微桥初样的热敏特性进行了测试,测试结果证实所制作的热敏微桥具有较好的热隔离性能.     

128元非致冷氧化钒红外探测器的制作

采用新工艺在氮化硅衬底上制备了室温时电阻温度系数为 - 0 .0 2 1K-1的氧化钒薄膜 ,以此为基础 ,利用光刻和反应离子刻蚀工艺在硅衬底上制作了 12 8元氧化钒红外探测器 .为了降低探测器敏感元与衬底间的热导 ,设计制作了自支撑的微桥结构阵列 .测试结果显示探测器的响应率和探测率在 8～ 12 μm的长波红外波段处分别达到10 4V/W和 2× 10 8cmHz1/ 2 W-1.     

谐振法确定热激励微梁谐振器厚度及残余应变

精确测量热激励微梁(悬臂梁和桥)谐振器的厚度和残余应变对研究其谐振特性具有重要意义。由于组成谐振器的薄膜厚度远小于占优层厚度，本文首先利用单层梁谐振频率推算得梁的厚度的近似值，从而得到热激励梁的等效杨氏模量和等效密度。在此基础上利用双层梁谐振频率精确推算梁的厚度和残余应变，结果与测量值符合较好。该方法具有非破坏性的优点。     

A micromechanical bridge-shaped voltage-controlled oscillator

A novel micromechanical bridge-shaped voltage-controlled oscillator with high Q value was fabricated. The core of this kind of oscillators is an electrothermally excited and piezoresistively detected micromechanical bridge resonator. Its resonance frequency can be adjusted by changing the DC voltage applied to the Wheatstone bridge. Theoretical analysis and experimental data show that its resonance frequency is linear with the square of the DC voltage. The linearity is better than 0.16% and the adjustable frequency range excels 17.15%.     

一种聚酰亚胺超低热导红外热敏悬浮微桥

热导极为微小的热敏悬空微桥结构的制作是集成非致冷热成像探测阵列热敏感单元研究的核心。由于没有现成的将聚酰亚胺制成微桥的工艺,采用准分子激光微刻蚀技术,使用聚酰亚胺材料,并采用铂作为敏感材料来制作微桥。对所制作的铂/聚酰亚胺微桥原理性样件的初步测试表明,铂/聚酰亚胺微桥的热导约3.98×10-7W/K,与理论计算值接近。铂薄膜与聚酰亚胺微桥附着良好,工艺可行。在0～10V的驱动电压下可观察到铂/聚酰亚胺微桥样件明显的自热效应,其电加热响应时间小于100ms。     

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。