毫米波三维异质异构集成技术的进展与应用

三维异质异构集成技术是实现电子信息系统向着微型化、高效能、高整合、低功耗及低成本方向发展的最重要方法,也是决定信息化平台中微电子和微纳系统领域未来发展的一项核心高技术。文章详细介绍了毫米波频段三维异质异构集成技术的优势、近年来的发展趋势以及面临的挑战。利用硅基MEMS 光敏复合薄膜多层布线工艺可实现异质芯片的低损耗互连,同时三维集成高性能封装滤波器、高辐射效率封装天线等无源元件,还能很好地处理布线间的电磁兼容和芯片间的屏蔽问题。最后介绍了一款新型毫米波三维异质异构集成雷达及其在远距离生命体征探测方面的应用。     

MEMS气体流量传感器的简易流量测试装置

为了完成所研制的MEMS气体流量传感器样品的流量测试与标定,设计制作了一种由标准流量发生器和传感器信号读出与数据采集电路组成的简易流量测试装置。标准流量发生器由注射器和可更换的砝码组成,利用不同的砝码配重,在注射器出气口产生合适的恒定气体流速。通过理论分析和Ansys有限元数值仿真,验证了简易标准流量发生器的可行性。传感器信号读出与数据采集电路基于内建多路A/D转换器的单片机实现,具有传感器加热电阻器的恒温控制、流量信号的数字检测和显示的功能。采用该简易流量测试装置对自行研制的MEMS气体流量传感器进行了流量测试与标定,获得了待测器件的标定参数、传感器流量测量的绝对误差和相对误差。     

光栅光调制器周期结构的优化分析与实验

针对光栅光调制器的光学调制特点,建立一种可变周期结构的光栅光调制器模型,采用Matlab软件中的数字图像处理方法进行研究。利用傅里叶变换分析两种周期结构的光栅光调制器在频谱面和像面的光场分布,并得到不同周期结构对器件调制对比度的影响。实验得到了两种结构像面的光强输出对比。结果表明:不同周期结构对器件的亮态调制效果影响不大;当器件上下反射面中心对齐,下层反射面在器件周期方向两侧各超出上层光栅面的1/2倍光栅间隙宽度时,器件具有最佳的暗态调制效果,从而得到了光栅光调制器的一种周期结构优化方案。     

MEMS硅玻璃阳极键合工艺评价方法

为了得到微机电系统(MEMS)加速度计硅-玻璃阳极键合的键合强度,进行了剪切破坏测试,并结合材料力学相关理论,得到键合强度表征方法.通过对实验数据的分析,制定键合强度的失效判据,提出了一种评价硅玻璃键合工艺质量的有效方法,在工程实际中具有一定的参考价值.     

人工膝关节置换术中压力平衡测量装置

提出了在人工膝关节置换手术中测量膝关节假体与垫片之间压力的系统,帮助医生定量地了解软组织各部分张力的情况,保证膝关节内外侧软组织张力的平衡.采用触力传感器采集压力信息,用微处理器对系统进行控制和数据处理,通过无线方式进行数据传输,在显示终端以图形化的方式直观实时地显示压力分布.从理论上分析了系统的误差,并给出了测试方案...     

MEMS执行机构在微小力传感器量值溯源中的应用

对一种基于微电子机械系统（MEMS）执行器结构的非接触式三维微小力装置测量原理、装置结构、标定方法、力学特性及使用方法等进行分析。结果表明：该装置可产生空间任意方向微小力,实现空间非竖直方向微小力传感器量值溯源;利用该装置对微小力传感器进行量值溯源时,能大幅减小极板间距离测量与控制不确定度对输出微小力影响,装置无需配备复杂昂贵的位移控制与测量辅助装置便可达较高精度。对简化微小力传感器量值溯源装置结构具有较大实际意义。     

体硅热膜传感器单片集成工艺的研究

针对MEMS热膜式传感器的发展趋势和在实用化过程中存在的问题,提出了一种新型的单片电路和体硅MEMS热膜式传感器实现集成制造的嵌入式CMOS工艺技术,解决了MEMS制造工艺和CMOS集成电路工艺之间存在的兼容性问题。通过这种嵌入式CMOS工艺技术,可以实现具备最小体积、最低成本的MEMS器件。通过这种嵌入式热膜式传感器和CMOS处理电路的单片集成制造工艺,实现了一款热膜式传感器和IC放大电路的集成部件,并完成了相关基本电性能测试和传感器功能的演示验证,证明了设计的工艺路线的可行性。     

基于氮化镓的通信波段可调DFB激光器的研究

为了利用悬空的周期可调光栅控制激光器的波长输出,采用了微机电系统技术中微驱动器与分布反馈激光器光栅相结合的结构,根据严格耦合波理论和介质平板波导理论,针对光通信的C波段,利用有限元软件COMSOL,建立了基于氮化镓的波长可调分布反馈激光器2维稳态模型。分析了1550nm处2维电场模式图以及激射波长线宽图,得到了激射波长与光栅周期的对应关系。结果表明,在光栅厚度、高度以及增益层厚度等结构参量一定的情况下,激射波长与光栅周期呈现与理论分析基本一致的似线性关系。该研究为该器件设计以及制备的后期工作开展提供了理论指导意义。     

3D heterostructures and systems for novel MEMS/NEMS

Abstract

In this review, we consider the application of solid micro- and nanostructures of various shapes as building blocks for micro-electro-mechanical or nano-electro-mechanical systems (MEMS/NEMS). We provide examples of practical applications of structures created by MEMS/NEMS fabrication. Novel devices are briefly described, such as a high-power electrostatic nanoactuator, a fast-response tubular anemometer for measuring gas and liquid flows, a nanoprinter, a nanosyringe and optical MEMS/NEMS. The prospects are described for achieving NEMS with tunable quantum properties.     

微机电系统压电振动台迟滞补偿方法研究

微机电系统（MEMS）压电振动台作为加速度传感器现场标定平台的新秀,能够提供片上物理驱动环境,为加速度传感器的快速重新标定提供持续稳定的加速度信号,然而用于压电振动台驱动的压电材料具有明显的迟滞特性,严重影响平台振动信号的稳定性和连续性。基于上述振动台振动特性,建立基于多项式拟合的压电迟滞模型,采用前馈控制和反馈控制相结合的复合控制方法对压电振动台进行控制和加速度滞后补偿。实验结果表明,在10 V（317 Hz）正弦电压激励下,MEMS压电振动台提供的简谐振动信号的加速度最大误差从1.3g降到了0.05g。