摘要：为了提高MEMS执行器件对面内运动位移(或力学信号)检测的灵敏度并改善侧壁检测电阻制作工艺与其他工艺及其不同器件结构之间的兼容性问题,提出一种基于离子注入工艺和深度反应离子刻蚀(DRIE)工艺相结合制作检测梁侧壁压阻的方法。在此基础上,详细分析了影响位移检测灵敏度和分辨率的各种因素,并对侧壁压阻的结构尺寸及其工艺参数进行优化。最后,给出了侧壁表面压阻在几种不同类型典型MEMS执行器件中的应用,取得了很好的应用效果。

摘要：给出了一种用于MEMS惯性器件的低噪声读出电路设计,针对MEMS惯性器件大多采用电容量输出等特点,设计了一个低噪声运算放大器,利用该运放,设计了一种基于开关电容的电荷转移电路来将电容量转换为电压量,以便后续电路处理。采用了相关双采样(CDS)技术,较大地减少了电路和MEMS惯性器件的1/f噪声、热噪声,抑制了零漂。采用HHNEC 0.35μmCMOS工艺制造,面积为1 mm×2 mm,与MEMS器件封装在一起,并进行了实际测试,结果表明,该读出电路基本满足要求,并具有较低的噪声。

摘要：原子级厚度的二维层状晶体材料具有丰富的物理特性,在新型微纳米器件领域展现出重要的发展潜力,相关的器件制备和性能研究也引起了广泛的关注.二维材料微纳米器件的制备需要经过二维材料的转移及金属电极的淀积等一系列过程.然而,在传统的制备流程中所涉及多步工艺需要用到诸多不同设备,如二维材料转移对准系统、电子束曝光系统,或是光刻系统,而且往往在一些步骤中涉及有机溶液处理,有可能会对样品带来一些不利的影响.本文设计展示了一种能够实现二维材料微纳米器件制备的多功能系统,该系统不仅可以实现二维材料的高效转移,而且可以直接进行金属电极的准确淀积,并且整个加工流程不涉及溶液处理,具有操作方便、效率高、样品污染少等优点.基于该多功能系统,我们成功制备出了MoS;场效应晶体管并对器件进行了光学表征和电学性能测试,展现了这一系统在高效制备微纳器件方面的潜力.

摘要：传统透射电子显微镜(TEM)以电磁场为透镜,通常情况下磁性材料不能直接在TEM下进行观测,一般使用以碳为支撑膜的双联铜网作为样品载网,但仍然有一定的破损概率。设计并实现了一种新型的基于微电子机械系统(MEMS)芯片的磁性材料TEM表征技术。该技术通过磁性TEM芯片和配套的样品杆,在TEM内形成一个密闭空间。将磁性样品上载到磁性TEM芯片上,从而实现在TEM下对磁性样品的安全观测。该芯片的核心结构是可以透射电子束的超薄氮化硅窗口,该窗口采用低压化学气相沉积(LPCVD)法制备,具有极高的机械强度,最高可以承受接近400 kPa的气压差。实验结果表明,利用该TEM表征技术可以在TEM下成功观测铁包硅和NiO两种磁性材料,分辨率可以达到原子级。

摘要：设计了一种可见光反射型光学读出非制冷热像元结构。理论分析表明热像元的热-机械灵敏度达到0.043deg·K-1,在热像元面积比已有报道减小75%的情况下,热-机械灵敏度反而提高至少79%。通过改变弯折梁底层金膜的面积来调节热像元的灵敏度,使其可在2.36×10-6rad·m2·W-1和9.21×10-6rad·m2·W-1之间变化。ANSYS仿真结果和理论结果吻合较好,验证了设计的正确性。

摘要：文中介绍了一种基于低噪声梳齿变面积型加速度计。采用体硅加工工艺,利用SOI材料30μm顶层硅制造垂直梳齿,梳齿数目达200对,提高了初始电容,能够充分利用尺寸空间,获得具有低噪特性的加速度计。该种形式的加速度计不需要真空封装,也不需要制作阻尼孔就能满足低噪声要求。器件采用三层材料,利用硅-玻璃键合和BCB键合实现,能够有效提高成品率,并给出了成功流片后得到的SEM照片。最后,对器件进行了频谱响应曲线的测试,测试得到器件在非真空封装及无阻尼孔情况下Q值高达156.95。测试结果表明该器件的设计简化了制造工艺,降低了成本,同时得到提高了Q值,能够降低热机械噪声。

摘要：设计、制造并测试了一种单片集成的压阻式高性能三轴高g加速度计,量程可达105g.x和y轴单元均采用一种带微梁的三梁-质量块结构,z轴单元采用三梁-双岛结构.与传统的单悬臂梁结构或者悬臂梁-质量块结构相比,这两种结构均同时具有高灵敏度和高谐振频率的优点.采用ANSYS软件进行了结构分析和优化设计.中间结构层主要制作工艺包括压阻集成工艺和双面DeepICP刻蚀,并与玻璃衬底阳极键合和上层盖板BCB键合形成可以塑封的三层结构,从而提高加速度计的可靠性.封装以后的加速度计采用落杆方法进行测试,三轴灵敏度分别为2.28,2.36和2.52μV/g,谐振频率分别为309,302和156kHz.利用东菱冲击试验台,采用比较校准法测得y轴和z轴加速度计的非线性度分别为1.4%和1.8%.

摘要：设计并仿真了一种利用介质热传递原理工作的流速传感器,适用于低流速区域的海洋洋流/潜流流速测量。通过物理场仿真软件COMSOL对传感器进行了热-流体的耦合场模拟仿真分析,验证了设计传感器的可行性。采用微电子机械系统(MEMS)加工技术制备了以玻璃为衬底的微纳热分布型流速传感器,加热和测温电阻均采用铂电阻传感器。传感器芯片尺寸仅为10 mm×10 mm,测温电阻与中心加热电阻的间距分别为1和2 mm,完成了芯片的封装及测试。通过实验与分析得出流速和不同间距测温电阻的电压之间的变化关系曲线。两种不同测温电阻和中心加热电阻间距的传感器,可测量的最大流速分别为265和315 mm/s。

摘要：面向地表水域网格化、精细化在线监测的应用需求,针对传统监测浮标体积大、成本高和布设不方便等缺点,设计了一款地表水常规五参数小型化在线监测浮标系统。该监测浮标系统具有体积小、布设简单方便、太阳能自供电和搭载云平台等优点,通过4G网络接入云平台,可为地表水域常规五参数的网格化、精细化在线监测和应急环境监测提供成套监测系统。经过测试,系统整体功耗约为3 W,采样电路准确度可达到±8 mV,供电纹波在200 mV以内、电源转换效率达到75%以上,传感器数值漂移均在量程的2%以内,通信连续性好,可以在湖泊或河流等地表水域长时间稳定工作。

摘要：设计并制备了一种基于玻璃-硅微纳米结构的重金属检测微纳传感器芯片用于检测铅。传感器芯片集成了Ag/AgCl参比电极、三维金微阵列工作电极、金对电极以及微检测腔。该传感器采用微电子机械系统(MEMS)批量制备工艺,一批次同时制备多片4英寸(1英寸=2.54 cm)晶圆,而每片晶圆上有20个芯片。在优化的实验条件下,即最优沉积电压为-1 V和最优沉积时间为240 s时,用方波溶出伏安法检测铅离子,信噪比为3时检测限达到0.82μg·L^(-1)。用同一批次制备的传感器,多次测量80μg·L^(-1)的铅离子,其重复性偏差为2.21%~3.35%,表明该新型微纳传感器具有良好的灵敏度和一致性,为水环境监测中大量布设重金属检测传感器节点提供了技术方案。