MEMS THz滤波器的制作工艺

基于MEMS技术制作了太赫兹(THz)滤波器样品,研究了制作滤波器的工艺流程方案,其关键工艺技术包括硅深槽刻蚀技术、深槽结构的表面金属化技术、阳极键合和金-硅共晶键合技术。采用4μm的热氧化硅层作刻蚀掩膜,成功完成了800μm的深槽硅干法刻蚀;采用基片倾斜放置、多次离子束溅射和电镀加厚的方法完成了深槽结构的表面金属化,内部金属层厚度为3~5μm;用硅-玻璃阳极键合技术和金-硅共晶键合技术实现了三层结构、四面封闭的波导滤波器样品加工。测试结果表明,研制的滤波器样品中心频率138GHz,带宽15GHz,插损小于3dB。     

太赫兹折叠波导慢波结构的设计与微加工

从行波管工作的物理特性提出了一种获得折叠波导慢波结构参数的简单方法,给定工作频率和电压,能够获得折叠波导慢波结构的初始参数.设计了D波段的折叠波导结构来验证该方法,对其冷测特性如色散、耦合阻抗进行了分析.仿真结果表明,设计的折叠波导慢波结构在中心频率处具有较平缓的色散关系,在中心频率处耦合阻抗为3.5欧姆.在电子注电压为20.6 kV,电流为15 mA时,27 mm(50个周期)的折叠波导慢波结构在220 GHz具有13.5 dB的增益,3 dB带宽为11 GHz(213~224 GHz).同时讨论了折叠波导慢波结构的微加工工艺,并通过UV-LIGA工艺获得了实验样品.     

金-硅共晶键合技术及其应用

采用金属过渡层来实现硅-硅低温键合,首先介绍了选择钛金作为金属过渡层的原因和金硅共晶键合的基本原理,然后探索了不同键合面积和不同金层厚度对金硅共晶键合质量的影响规律,开展了图形化的硅晶圆和硅盖板之间的低温共晶键合实验研究,获取了最优键合面积的阈值和最优金层厚度.最后将该低温金硅共晶键合技术应用到MEMS器件圆片级封装实验中,实验结果表明较好地实现了MEMS惯性器件的封装强度,但是还存在密封性差的缺陷,需进一步进行实验改进.     

光电转换安全点火装置的研制

为了跟踪国外先进引信技术和引信装备的发展,有效提高武器系统的安全性,研制了一种新型的光电转换安全点火装置。对其工作原理和相关关键部件的工作机理进行介绍,分析该装置涉及的关键技术(光电转换储能技术、半导体桥(SCB)点火技术、光密码信息传输控制技术和光电密码点火控制技术),给出了光电转换安全点火装置的原理样机以及相关的技术指标(激光器功率为700 mW;电容储能为12 mJ;充电时间为7 s;SCB作用时间为3μs～12μs;SCB点火能量为1 mJ～2 mJ)。实验结果证明该装置的安全性能很高,可以有效地提高武器装备整体的安全性能。     

薄片PIN探测器及其阵列的灵敏度和上升时间测定

利用CΓC67实验装置测量了薄片PIN探测器及其二元和三元阵列的低能γ射线灵敏度和上升时间。实验证实，三元阵列灵敏度比单个探测器提高到近3倍，但上升时间也随之增大到近2倍。     

电子注通道形貌对折叠波导慢波结构的影响

折叠波导结构是一种极具潜力的太赫兹行波管慢波电路.分析了电子注通道形貌对折叠波导高频特性的影响,包括色散特性、耦合阻抗和衰减特性.仿真结果表明,相比于圆形电子注通道,矩形电子注通道的折叠波导结构色散要略微陡一些,损耗也要略微高一些.在中心频率处,矩形电子注通道结构的耦合阻抗比圆形电子注通道结构低0.5Ω左右.皮尔斯小信号理论表明,在中心频率处,矩形电子注通道结构和圆形电子注通道结构的增益速率分别为4.85 dB/cm和5.22 dB/cm,具有相似的3 dB带宽,约为6.3 GHz和7.2 GHz.粒子模拟表明,对于矩形和圆形电子注通道,54 mm(100个周期)的折叠波导慢波结构在220 GHz增益分别为24.42 dB和28.44 dB.     

硅PIN探测器γ射线灵敏度计算

通过分析γ射线与物质相互作用的一般特性,从理论上计算硅PIN探测器γ射线灵敏度,为γ射线探测器的物理设计提供理论依据。     

金属电极的腐蚀特性研究

对金属电极的腐蚀特性进行了研究。实验中设计了多种不同的金属电极,通过改变电极材料、电极厚度、电极层数、腐蚀液成分及温度等条件,研究了金属电极的腐蚀特性。通过研究发现,电极的腐蚀特性跟电极材料、电极厚度、电极层数、电极的缺陷及应力、腐蚀液成分及温度等条件有关。最后设计了一种打底层金属材料为Tiw,层厚20 nm,上层金属为Au,层厚度为200 nm的金属电极,在覆盖一层光刻胶,并对光刻胶进行后烘坚膜的情况下,在常温下,用HF溶液腐蚀1 h后,SOIMEMS微结构完全释放,金属电极还十分完好。     

硅集成爆炸箔组件起爆HNS-IV试验研究

基于MEMS加工技术,设计制造了一种以硅为基底的集成爆炸箔组件.利用该爆炸箔组件,进行了起爆HNS-IV炸药的试验研究.结果表明,设计制造的爆炸箔组件参数合理,在3.5kA电流条件下可以起爆HNS-IV炸药.     

准LIGA微加速度开关的研制

阐述了一种主要由质量块、折叠梁结构、触点电极和自锁／解锁机构组成的微型加速度开关的研制过程。设计过程中采用有限元软件Ansys进行结构模拟计算，确定了合适的结构参数；以硼硅玻璃为基底，采用准LIGA和牺牲层技术，分三层制作完成。经测试，开关性能较好，满足设计要求。