基于喇曼-奈斯衍射的MOEMS加速度计的设计与工艺实验

本文主要设计了一种新型的基于喇曼奈斯声光衍射的微光机电加速度计。它主要由一个声光移频器与一系列光波导构成。文章首先对器件的基础理论与基本原理做了简要的介绍。然后设计了一种基于弯曲板波的延迟线振荡器做为声光移频器,其克莱因-考克参数为0.38。设计了厚度2微米,宽度0.6微米的单模光波导用于光的传输,同时还设计了波导偏振器以保证波导内的光具有相同的偏振方向。接着,基于前文的设计,文中提出了基于硅工艺的器件加工方案与流程,并详细讨论了加工流程中存在的难点与问题。最后针对提出的难点与问题进行了一系列的工艺实验,找到了解决难点和问题并复合设计要求的工艺条件与参数,实验结果表面本文提出的器件的设计与加工是可靠可行的。     

一种高精密集成运算放大器的研制

基于运算放大器的基本原理和一些关键技术(基流自举补偿、偏置微调等)的运用,成功地研制出一种双极型高精度低失调集成运算放大器.测试结果显示,该运算放大器失调电压仅为10 μV,失调电流小于1 nA,开环增益为120 dB,单位增益带宽680 kHz.     

Stress control of silicon nitride films deposited by plasma enhanced chemical vapor deposition

Stress controllable silicon nitride(Si Nx) films deposited by plasma enhanced chemical vapor deposition(PECVD) are reported. Low stress Si Nx films were deposited in both high frequency(HF) mode and dual frequency(HF/LF) mode. By optimizing process parameters, stress free(-0.27 MPa) Si Nx films were obtained with the deposition rate of 45.5 nm/min and the refractive index of 2.06. Furthermore, at HF/LF mode, the stress is significantly influenced by LF ratio and LF power, and can be controlled to be 10 MPa with the LF ratio of 17% and LF power of 150 W. However, LF power has a little effect on the deposition rate due to the interaction between HF power and LF power. The deposited Si Nx films have good mechanical and optical properties, low deposition temperature and controllable stress, and can be widely used in integrated circuit(IC), micro-electro-mechanical systems(MEMS) and bio-MEMS.     

力平衡式真空微电子加速度传感器的机电耦合特性

力平衡式真空微电子加速度传感器的惯性敏感元件不仅受弹性力的作用,同时还受静电力的作用,其总刚度为机械刚度和由静电力引入的电学刚度之和。本文利用平行板电容器模型计算发射电极间的静电力,并引入一个修正系数描述发射锥尖阵列的影响,对传感器性能进行了理论分析。分析表明,提高偏置电压可以改善传感器的线性度和灵敏度,通过调节偏置电压来调整系统的刚度和阻尼比可使其具有更好的动态特性。由于静电吸合效应的影响,质量块的位移必须小于偏置电极间初始间距的1/3,系统才能稳定。为了获得较好的动态特性,需要确定一个由偏置电压决定的优化工作点。实验结果表明,当设置发射电压和反馈偏置电压分别为1.953 V和5.478 V时,该真空加速度传感器的灵敏度达到557 mV/g,非线性度为0.95%,传感器系统具有良好的性能。     

PECVD法低温制备二氧化硅薄膜(英文)

针对金属层间介质以及MEMS等对氧化硅薄膜的需求,介绍了采用等离子增强型化学气相沉积(PECVD)技术,以SiH4和N2O为反应气体,低温制备SiO2薄膜的方法.利用椭偏仪和应力测试系统对制得的SiO2薄膜的厚度、折射率、均匀性以及应力等性能指标进行了测试,探讨了射频功率、反应腔室压力、气体流量比等关键工艺参数对SiO2薄膜性能的影响.结果表明:SiO2薄膜的折射率主要由N2O/SiH4的流量比决定,而薄膜均匀性主要受电极间距以及反应腔室压力的影响.通过优化工艺参数,在低温260℃下制备了折射率为1.45～1.52、均匀性为±0.64%、应力在-350～-16MPa可控的SiO2薄膜.采用该方法制备的SiO2薄膜均匀性好、结构致密、沉积速率快、沉积温度低且应力可控,可广泛应用于集成电路以及MEMS器件中.     

高Sc含量ScAlN薄膜的制备与表征

本文利用优化的种子层结构和工艺参数,以AlSc合金靶为靶源,以脉冲直流反应磁控溅射AlSc合金靶的方式在室温下制备了ScAlN薄膜,同时设计并制作了压电测试专用结构,解决了ScAlN腐蚀工艺不成熟的问题,结合X射线衍射仪、扫描电镜、能谱仪、准静态d33分析仪、纳米压痕法等方法表征了薄膜的结晶质量、组成成分和机电耦合系数...     

振动式压电发电机的理论模型与实验

为了预测振动式压电发电机的谐振频率和输出功率等参数,Roundy等以悬臂梁末端挠度为自由度,建立了发电机的理论模型,但该模型忽略了质量块中心挠度与悬臂梁末端挠度的差异,在质量块长度较大时有较大误差．为了扩大适用范围,在考虑质量块中心挠度与悬臂梁末端挠度的差异基础上,分别将发电机结构简化为单自由度和二自由度系统,建立了悬臂梁式压电发电机的两个理论模型,其中的单自由度模型以质量块质心挠度为自由度,二自由度模型同时以质量块质心挠度和质量块转角为自由度．为了对模型进行验证,制作了压电发电机并进行了实验．实验结果表明,这两个新模型比Roundv模型的精度更高．     

The fabrication of vibration energy harvester arrays based on AIN piezoelectric film

Abstract： The fabrication and measurement results of the vibration energy harvester arrays based on the piezoelectric aluminum nitride （AlN） film are presented. The structure design and fabrication process of the device are introduced. The key material, the AIN film with crystal orientation （002）, was deposited by pulsed-DC magnetron sputtering and characterized by X-ray diffraction （XRD）. The resonant frequency, power out, and the open circuit voltage of the device are detected. The optimized load of 80 kΩ and a remarkable maximum power out of 30.4 μW are obtained when the acceleration of 0.9g （g is standard gravity acceleration） is applied. Key words： A1N; crystal orientation; harvester arrays; vibration energy     

硅基微型超级电容器三维微电极结构制备

为增大硅基微型超级电容器电极结构表面积,以提高电极的电荷存储能力,采用感应耦合离子刻蚀(ICP)技术制备了超级电容器三维微电极结构,研究了刻蚀、钝化气体流量和射频功率及电极电压等工艺参数对所制电极结构的影响。要取得较理想的结果,须根据刻蚀的一般规律和所用设备的具体特点,结合实际要求来确定工艺参数。在掩膜宽度为25μm时,所制三维电极结构表面规则平整,比二维电极结构表面积增大8.38倍。     

玻璃微流控芯片的低成本制作技术

针对玻璃微流控芯片制作中普遍存在的成本高、加工周期长等问题,提出了一种基于湿法腐蚀技术的低成本、实用化制作方法。该方法以商用显微载玻片作为基底材料,采用普通负性光刻胶RFJ-220为腐蚀掩模,通过优化光刻及湿法腐蚀工艺,可得到深度大于40μm（最深可达110μm）,侧向钻蚀比为1．25：1,表面粗糙度小于5．2nm的微沟道。重点解决了光刻胶与基底之间的粘附性问题,并分析了腐蚀液的配比及腐蚀方式等对沟道形貌的影响。整个制作工艺过程简单,成本低,稳定性好,可广泛应用于玻璃微流控芯片的制作中。